Plaanid puhkusele minna? Võta endale majutus AirBnb kaudu ja saad 37€ kontoraha Tee konto Sulge
Facebook Like

Soojusfüüsika (0)

1 Hindamata
Punktid
 
Säutsu twitteris

4. Soojusfüüsika

Soojusfüüsika on füüsika osa, mis käsitleb nähtusi, mis seletuvad aine osakeste liikumisega. Aine osakesi nimetatakse siin alati molekulideks, olenemata aatomite arvust. Seega on soojusfüüsikas kasutatav ka mõiste üheaatomiline molekul. Soojusfüüsika on füüsika osa, mis hõlmab molekulaarfüüsikat, termodünaamikat ja aine ehituse aluseid. Jaotuse aluseks on see, kuidas ja milliseid soojusnähtusi kirjeldatakse. Selleks võib kasutada molekule iseloomustavaid suurusi nagu molekuli kiirus, impulss , mass jne. Sellist käsitlust nimetatakse molekulaarfüüsikaks. Soojusnähtusi saab kirjeldada ka kasutades kogu ainehulka iseloomustavaid suurusi nagu temperatuur, rõhk, ruumala. Sellist käsitlust nimetatakse termodünaamikaks.
Soojusfüüsika osa, mis käsitleb erinevusi gaaside, vedelike ja tahkete kehade vahel, nimetatakse aine ehituseks.
Soojusfüüsika kasutab mitmeid mõisteid, mida mehaanikas ei kasutatud.
Parameeter on mingi füüsikaline suurus, mis kirjeldab aine olekut või omadusi, näiteks vedeliku ruumala või molekuli mass. Parameeter erineb muutujast sellepoolest, et muutuja võib omada suvalisi väärtusi, aga parameetril on kindel arvuline väärtus, mis on määratud oleku või protsessiga. Parameetreid jaotatakse makro- ja mikroparameetriteks.
Termodünaamika käsitleb kehade kogumeid, mis on soojuslikus kontaktis, st saab toimuda soojusvahetus . Neid kogumeid nimetatakse termodünaamilisteks süsteemideks. Kui süsteemi parameetrid muutuvad, siis süsteem läheb ühest olekust teise, st süsteemi parameetrid muutuvad. Sellist üleminekut nimetatakse protsessiks .
Ajalooliselt on vanimtermodünaamika ja sellepärast alustamegi sellest.

4.1. Termodünaamika

Termodünaamika kasutab nähtuste kirjeldamiseks makroparameetreid, milleks on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamisel. Nendeks on suurused, mida on võimalik hõlpsasti mõõta, näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur . Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nimetatakse ka olekuparameetriteks. Olek ei tähenda siin mitte agregaatolekut, vaid ainekoguse seisundit , mis on määratud olekuparameetrite p, V ja T konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter.

4.1.1. Temperatuur, soojus ja siseenergia

Soojusõpetuse üheks põhimõisteks on temperatuur. Temperatuuril ei ole lühikest ja kõikehõlmavat definitsiooni. Sageli öeldakse , et temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga.
Molekulide soojusliikumine esineb mitmel kujul. Tahkistes molekulid võnguvad kindlate tasakaaluasendite ümber, vedelikes toimub lisaks võnkumisele veel hüppeline edasiliikumine ja põrkumine naabermolekulidega, gaasides aga liiguvad molekulid pidevalt ja kaootiliselt, põrkudes teiste molekulidega. Kõigil mainitud juhtudel on molekulide liikumiskiirused tavamõistes suured, suurusjärgus 102... 103 m/s. Õhus toatemperatuuril ja normaalrõhul toimub ühe molekuliga ca 1010 põrget ja ilma põrkumata saab molekul liikuda keskmiselt 0,1 ... 0,01 mikromeetrit (10-7 m).
Temperatuurist olenevad paljud füüsikalised suurused: ruumala, rõhk, tihedus, pindpinevustegur , sisehõõrdetegur , eritakistus jne.
Temperatuuride summal pole füüsikalist mõtet , aga temperatuuride vahel ehk temperatuuri muudul on, see määrab ära näiteks soojusvahetusel üleantava soojushulga. Temperatuuri muut t näitab, kui palju on keha temperatuur muutunud ja see leitakse seosest t = tl – ta , kus tl on keha lõpptemperatuur ja ta keha algtemperatuur.
Temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse enamasti Celsiuse skaalat ( 1742 .a. alates), mille aluseks on jää sulamistemperatuurile ja vee keemistemperatuurile vastavate püsipunktide vahe jagamine 100-ks võrdseks osaks. Selliselt saadud suurust nimetatakse 1 C (1 kraad Celsiuse järgi). Kasutatakse ka nimetust sentikraad. On kokku lepitud, et jää sulamisele vastab 0C ja vee keemisele 100C. Temperatuuri tähis Celsiuse kraadides on t.
Suurbrittannias ja Ameerikas kasutatakse ka Fahrenheiti skaalat (1724.a.alates), mille püsipunktideks on jää ja salmiaagi segu temperatuur ning inimkeha temperatuur. Temperatuuri tähis Fahrenheiti kraadides on tF ja kehtib seos
1 F = 5/9 C
Füüsikateaduses kasutatakse rahvusvaheliselt tunnustatud, nn. absoluutset temperatuuriskaalat, mille kehtestas 1848.a. lord Kelvin . Selle skaala nullpunktiks on valitud nn. absoluutne nulltemperatuur, so. madalaim võimalik temperatuur, millega võrdset või madalamat pole põhimõtteliselt võimalik saavutada. Sellele temperatuurile Celsiuse skaalas vastab – 273,15 C. Temperatuuri ühikut Kelvini skaalal nimetatakse kelviniks (K). Absoluutse temperatuuri tähis on T ja skaala jaotise väärtus 1K = 1C.
T = t + 273,15 C ehk t = T - 273,15 C
tF = 32 F + 9/5 t .
Siseenergiaks nimetatakse keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summat. Siseenergia levimist ühelt kehalt teisele nimetatakse soojusülekandeks. Soojusülekandes levib siseenergia soojemalt kehalt või kehaosalt külmemale. Seejuures soojema keha siseenergia väheneb ja külmema keha siseenergia suureneb. Soojusülekanne kestab seni, kuni kehade temperatuurid saavad võrdseks. Sel juhul öeldakse, et on saabunud termodünaamiline tasakaal.
Soojusülekannet liigitatakse siseenergia ülekande viiside alusel soojusjuhtivuseks, konvektsiooniks ja soojuskiirguseks.
  • Soojusjuhtivuseks nimetatakse soojusülekannet, kus energia levib ühelt aine osalt teisele molekulidevaheliste põrgete tõttu, ilma et aine ümber paikneks.
  • Konvektsiooniks nimetatakse soojusülekannet, kus energia levib gaasi- või vedeliku liikumise tõttu.
  • Soojuskiirguseks nimetatakse soojusülekannet, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu.

Tegelikkuses esinevad soojusülekande liigid korraga.
Soojusülekandel üleantavat energiahulka iseloomustab soojushulk . Soojushulka mõõdetakse energiaühikutes, seega džaulides.
Soojushulga arvutamiseks kasutatakse valemit:
Q = cmt. ,
kus c on aine erisoojus , m keha mass ja t keha temperatuuri muut (lõpp- ja algtemperatuuride vahe).
Aine erisoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur soojushulk tõstab ühikulise massiga keha temperatuuri ühe kraadi võrra. Aine erisoojuse ühik on
1
Tavaelus kasutatakse laialt mõistet soojus . Selle all mõistetakse siseenergia hulka, mida soojem keha annab külmemale üle soojusvahetuse käigus.

4.1.2. Termodünaamika I printsiip

Termodünaamikas vaadeldakse protsesse tavaliselt suletud ehk soojuslikult isoleeritud süsteemis (näiteks suletud termospudel). Selliseks süsteemiks on kehade kogum, mis on soojusvahetuses ainult omavahel, mitte aga väljaspool kogumit asuvate kehadega. Suletud süsteemis kehtib termodünaamika esimene printsiip: süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu:
Q = U + A,
kus Q on juurdeantav soojushulk, U siseenergia suurenemine ja A välisjõudude vastu tehtud töö ( paisumise töö).
Kuna soojus ja töö on ekvivalentsed energiaga, võib ka öelda, et energia ei teki ega kao, vaid läheb ühest liigist teise. Sellist sõnastust tuntakse energia jäävuse seadusena.
Printsiibi rakendamisel tuleb silmas pidada, et siseenergia ei pruugi ainult suureneda, st. U võib olla ka negatiivne, sest nii Q kui A on antud avaldises
80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla
Vasakule Paremale
Soojusfüüsika #1 Soojusfüüsika #2 Soojusfüüsika #3 Soojusfüüsika #4 Soojusfüüsika #5 Soojusfüüsika #6 Soojusfüüsika #7 Soojusfüüsika #8 Soojusfüüsika #9 Soojusfüüsika #10 Soojusfüüsika #11 Soojusfüüsika #12 Soojusfüüsika #13
Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
Leheküljed ~ 13 lehte Lehekülgede arv dokumendis
Aeg2011-12-13 Kuupäev, millal dokument üles laeti
Allalaadimisi 20 laadimist Kokku alla laetud
Kommentaarid 0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Autor Adolf Hitler Õppematerjali autor

Lisainfo

Mõisted


Meedia

Kommentaarid (0)

Kommentaarid sellele materjalile puuduvad. Ole esimene ja kommenteeri


Sarnased materjalid

109
doc
Füüsikaline maailmapilt
27
doc
Füüsika
29
doc
Füüsika
4
doc
Füüsika
7
doc
Keskkooli füüsika
18
docx
Põhikooli Füüsika
10
docx
Keskkonnafüüsika
9
doc
10klassi füüsika



Faili allalaadimiseks, pead sisse logima
Kasutajanimi / Email
Parool

Unustasid parooli?

UUTELE LIITUJATELE KONTO MOBIILIGA AKTIVEERIMISEL +50 PUNKTI !
Pole kasutajat?

Tee tasuta konto

Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun