mis on ja mida näitab erisoojus, aurustumissoojus, sulamissoojus ERISOOJUS c = Q / m . t (J / kg . K) AURUSTUMISSOOJUS L=Q/m (J/kg) Keemis- ehk aurustumissoojus (L) on füüsikaline suurus, mis näitab kui palju soojust on vaja 1 kg antud aine aurustumiseks või kui palju soojust eraldub 1 kg aine kondenseerumisel keemistemperatuuril. L-i saame tabelist (õpiku tagakaanelt, ülesannete kogu tagant) Näidisülesanne 2 Mida näitab vee keemissoojus 2,3·10 J/kg. Vastus:
SOOJUSÕPETUS 10. klassi SOOJUSÕPETUSE PÕHIMÕISTED SISEENERGIA on keha kõikide molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. SOOJUSHULK on energiahulk, mida keha soojusvahenduse teel saab või ära annab. ERISOOJUS on soojushulk mis on tarvis anda ühele kilogrammile ainele, et tõsta temperatuuri 1 kraadi võrra. SULAMISSOOJUS (J/kg) on tarvis anda ühele kilogrammile ainele sulamistemperatuuril tema sulamiseks. AURUMISSOOJUS L on soojushulk, mis on tarvis anda ühele vedeliku kilogrammile selle aurustamiseks jääval temperatuuril. KÜTUSE KÜTTEVÄÄRTUS on soojushulk, mis eraldub 1kg kütuse täielikul põlemisel. SOOJUSE TASAKAALU VÕRRAND Q antud = Q saadud KALOR Cal on mittesüsteemne soojushulga mõõtühik, mis on kasutusel mitmetel elualadel. 1Cal = 4,2 J
AINE AGREGAATOLEKU MUUTMINE . Sulamine/tahkumine: Temp. mille juures aine sulab nimetatakse aine sulamistemperatuuriks. Massiühiku aine sulamiseks kuluvat soojushulka nimetatakse sulamissoojuseks. Sulamissoojus = sulamiseks vajalik soojushulk / aine mass. = Q/m ( lambda ) ühik on 1 J / kg. Sulamissoojus näitab kui suur soojushulk kulub 1 kg aine sulamiseks või tahkumiseks. Aurumine/kondenseerumine. Kondenseerumine on õhus oleva nähtamatu auru ühinemine väikesteks nähtavateks piiskadeks. Nähtust kus aine muutub vedelast olekust gaasiliseks , nimetatakse aurumiseks. Aurumise kiirus sõltub õhu liikumisest, õhuniiskusest, vedelikutemperatuurist, ainest, Aurumisel vedelik jahtub. Soojushulka, mille peab andma kindlal temperatuuril oleva aine massiühikule , et muuta see sama
kristallilisteks, 2)amorfseteks? – 1) Kristalliliste osakeste paigutus on väga korrapärane. Sulab ainult kindlal temperatuuril. 2) Amorfsete osakeste paigutus on korrapäratu ning neil pole kindlat sulamistemperatuuri. 6) Mis on aine 1) sulamine, 2) tahkumine, mis toimub aines nendes protsessides? – Sulamisel aseneb korrapärane paigutus korrapäratuga, ning tahkumisel vastupidi, korrapäratu muutub korrapäraseks. 7) Mis on aine sulamissoojus? – Aine sulamissoojus esineb ainult kristallilistel ainetel. 1) soojeneb sulamistemperatuuril, 2) sulamiseks on vaja soojust seni kuni koguaine on sulanud, 3) vedeliku soojenemine. Sulamiseks kuluvat soojushulka iseloomustab sulamissoojus. Lambda näitab palju soojust kulub 1 kilogrammi sulamistemperatuuril oleva aine sulatamiseks. Erinevate ainete sulamissoojused on katseliselt määratud ja esitatakse tabelis.
t aeg ( 1h ; 1s jne. ) Q soojushulk ( 1J ) C erisoojus ( 1 * J/kg °C ) N = A/t m mass ( 1 kg ) N võimsus ( 1W ) tk - kõrgem temperatuur A töö ( 1J ) ( 1C° ) t aeg ( 1s ) tm madalam temperatuur ( 1C° ) = 1/T sagedus ( 1Hz ) = Q/m T periood sulamissoojus ( 1 * J/kg ) I = q/t Q soojushulk ( 1J ) I voolutugevus ( 1A ) m mass ( 1 kg ) q elektrilaeng ( 1C) t aeg ( 1s ) L = Q/m L aurustumissoojus ( 1 * J/kg ) U = A/q Q soojushulk ( 1J ) U pinge ( 1V ) m mass ( 1 kg ) A töö ( 1J ) q elektrilaeng ( 1C) Jadaühenduse korral:
Suureneb siseenergia potentsiaalne komponent Aine temperatuur ei muutu, sest kogu juurde saadud soojussiseenergia kulub molekulidevaheliste sidemete lõhkumiseks. 4. Mis on tahkumine? Tahkumine on aine muutumine vedelast ainest tahkesse olekusse. 5. Kirjelda aine tahkumist. Aineosakesed võtavad sellele ainele omase vastastikkuse asendi Vabaneb soojushulk Aine temperatuur ei muutu, sest kogu äraantud soojusenergia kulub molekulidevaheliste sidemete moodustamiseks. 6. Mida näitab sulamissoojus? Sulamissoojus näitab, kui suur soojushulk kulub/eemaldub 1 kg sulamiseks või tahkumiseks.
Mustad ja värvilised metallid Värvilismetallid ja nende sulamid Värvilismetalle ja -sulameid liigitatakse a) tiheduse järgi: · kergemetallid - 5000 kg/m3 (Al, Mg, Ti), · keskmetallid 5000 - 7800 kg/m2 (Sn, Zn, Cr), · rasked metallid üle 7800 kg/m2 (Pb, Cu, Co, Au, W, Mo); b) sulamistemperatuuri järgi: · kergesti sulavad - 327° C (Mg, Al, Pb), · keskmistel temperatuuridel sulavad 327 - 1539° C (Cr, Mn, Ni, Au), · raskesti sulavad > 1539° C (W, Mo, Ti ); c) vääringu järgi · väärismetallid (Pt, Ag, Au), · haruldased metallid (Li, Be, Ti, Ga, W), Tööstuslikult kasutatakse 1) kergeid värvilismetallide Al, Mg, Bn, Cr, Ti, Fe jt. sulameid lennukitööstuses; 2) Al, Cu, Cr, Zn - aparaadiehituses; 3) Ag, Cu, Cr, Al, Zn - mõõteriistades; 4) Al, Cu, (Ag), Fe - juhtmetena elektrotehnikas ja energeetikas; 5) Cu ja Pb, Sn, Zn, Al sulamid (pronksid, messingid, babiidid) - masinaehituses. Tabel 1.1: Värvilismetallide peami...
AINE AGREKAATOLEKU MUUTUMINE I SULAMINE & TAHKUMINE SULAMINE on aine üleminek tahkest olekust vedelasse. SULAMISTEMP. nim. temp., mille juures aine sulab (tahkub). TAHKUMINE on aine üleminek vedelast olekust tahkesse. Sulamiseks kulub energiat, tahkumisel aga vabaneb. Tahkumise & sulamise ajal aine temp. ei muutu. SULAMISSOOJUSeks nim. massiühiku aine sulamiseks kuluvat soojushulka. Tähis: Ühik: 1 J/kg Valem: = Q/m II AURUMINE & KONDENSEERUMINE KONDENSEERUMINE on aine üleminek gaasilisest olekust vedelasse. AURUMINE on aine üleminek vedelast olekust gaasilisse. Aurumine toimub igal temp. Aurumise kiirus sõltub õhu liikumisest, vedeliku temp., ainest, õhuniiskusest. Aurumisel vedelik jahtub. AURUMISSOOJUSeks nim. soojushulka, mille peab andma kindlal temp. oleva aine massiühikule, et muuta see samal temp. auruks. Tähis: L Ühik: 1 J/kg ...
molekulidevaheliste sidemete lõhkumiseks. 4. Mis on tahkumine? Tahkumine on aine muutumine vedelast ainest tahkesse olekusse. 5. Kirjelda aine tahkumist. · Aineosakesed võtavad sellele ainele omase vastastikkuse asendi · Vabaneb soojushulk · Aine temperatuur ei muutu, sest kogu äraantud soojusenergia kulub molekulidevaheliste sidemete moodustamiseks. 6. Mida näitab sulamissoojus? Sulamissoojus näitab, kui suur soojushulk kulub/eemaldub 1 kg sulamiseks või tahkumiseks. 7. Miks esineb talvel külmade ja soojade ilmade vaheldumisel asfaldikahjustusi? Soojadel ilmadel hakkab lumi ja jää sulama ning sulanud vesi läheb asfaldipragudesse. Kui nüüd tuleb külm ilm, siis vesi pragudes jäätub ja hakkab selle käigus paisuma. Sellepärast tekivadki asfaldikahjustused. 8. Mis on kondenseerumine? Kuidas tekib udu? Kondenseerumine on aine muutus gaasilisest olekust vedelikuks.
................................................8 3.3.Süsihappegaasi tööstuslik tootmine.................................................................8 3.4.Süsihappegaasi kasutusalad............................................................................ 9 3.5.Süsihappegaas toitudes ja jookides..................................................................9 4.Erisoojus............................................................................................................ 11 5.Sulamissoojus.................................................................................................... 12 6.Aurustumissoojus.............................................................................................. 13 Lisad..................................................................................................................... 14 7.Kokkuvõte.......................................................................................................... 16 8.Kasutatud allikad.............
Soojusõpetuse kordamisküsimused tunnikontrolliks 1. Selgita erisoojuse ja sulamissoojuse mõiste. Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik 1kg aine soojendamiseks, sulamissoojus on soojushulk, mis on vajalik 1kg aine sulatamiseks 2. Kuidas soojenevad ja jahtuvad suure erisoojusega ained? Soojenevad aeglaselt , samuti jahtuvad aeglasemalt 3. Millise aineoleku muutused vajavad soojust ja millised eraldavad soojust ? Tahkest-vedelaks-gaasiliseks---vajavad soojust Gaasilisest-vedelaks-tahkeks---eraldavad soojust 4. Nimeta soojusülekande liigid. 1.Soojusjuhtivus 2.Konvektsioon 3.Soojuskiirgus 5
*Q=m -> sulamine [Q= soojushulk J; m=mass kg, =sulmaissoojus J/kg] *Q=Lm -> aurustumine [Q=soojushulk J; m=mass kg; L=aurustumissoojus J/kg] *Q=cm(t2-t1) ->soojenemine ja jahtumine [Q=soojushulk J, c=erisoojus J/kg0C, m=mass kg] 3)Defineeri erisoojus. Füüsikalist suurust, mis näitab milline soojushulk on vajalik mingi aine 1 kilogrammi temperatuuri tõstmiseks 10C võrra nimetatakse erisoojuseks. 4)Defineeri sulamissoojus. Füüsikalist suurust, mis näitab, milline soojushulk on vajalik 1 kg kristallilise aine muutmiseks vadelikuks sulamisteperatuuril nimetatakse sulamissoojuseks. 5)Defineeri aurustumissoojus. Füüsikalist suurust, mis näitab, milline soojushulk on vajalik, et muuta 1 kg vedeliku auruks ühel ja samal temperatuuril nimetatakse aurustumissoojuseks. 6)Defineeri kütteväärtus. Füüsikalist suurust, mis näitab, milline soojushulk eraldub 1 kg kütuse täielikul põlemisel,
Soojusõpetus · Soojushulk: Q = cm(t² - t¹) (soojushulk = erisoojus x mass x (lõpptemperatuur - algtemperatuur)) põhiühik: J(dzaul) · Sulamissoojus: = Q : m (sulamissoojus = soojushulk : mass) · Aurustumissoojus: L = Q : m Elektriõpetus · Voolutugevus: I = q : t (voolutugevus = laengu suurus : aeg) põhiühik: A(amper) · voolutugevus: I = U : R (voolutugevus = pinge : takistus) · Pinge: U = A : q (pinge = töö : laengu suurus) põhiühik: V(volt) · Eritakistus: = RS : l (eritakistus = takistus x juhi pindala : juhi pikkus) Elektrivoolu töö · Töö: A = Uq (Töö = pinge x laengu suurus) põhiühik: J(dzaul)
keha ainest. Mida näitab aine erisoojus? Kui suur soojushulk peab kehale kandume, et keha massiga 1kg soojeneks 1 kraadi võrra. Aine erisoorjus=soojushulk:kehamass*temperatuuri muut ehk c=Q:m(t2-t1) Sulamine ja tahkumine Miks aine sulamisel kulub energiat? Sest sulamisel lõhutakse aineosakeste korrapärane asetus, mis kulutab energiat. Miks aine tahkumisel vabaneb energiat? Aineosakesed võtavad sellele ainele omase vastasikuse asendi, seejuures vabaneb soojushulk. Mida näitab sulamissoojus? Sulamissoojuseks nimetatakse aine sulamiseks kuluvat soojushulka, mis näitab kui suur soojushulk kulub 1kg aine sulamiseks või tahkumiseks. Mis on sulamistemperatuur? Temperatuur, mille juures aine sulab. Aurumine ja kondenseerumine Mille poolest udu erineb veeaurust? Udu on väga väikeste veepiskade kogum. Veearus on nähtamatu, puutub kokku jahedama õhuga ja jahtub. Jahtumisel koguneb osa veearusut piiskadesse ehk kondenseerub. Millest sõltub vedeliku aurumise kiirus?
e 0 aeg Soojenemin -10 e 4 Sulamine ja tahkumine Sulamisel saab keha energiat/ soojust juurde, tahkumisel energia/soojus eralduvad. Sulamiseks vaja minevat soojushulka ja tahkumisel eralduvat soojushulka saab arvutada valemiga: Q = λm Q – soojushulk (1J) λ (lambda) – sulamissoojus (1 ) m – mass (1kg) 5 Sulamine ja tahkumine Sulamissoojus (λ) on füüsikaline suurus, mis näitab kui palju soojust on vaja 1 kg antud aine soojendamiseks või kui palju soojust eraldub 1 kg aine tahkumisel sulamistemperatuuril. λ – saame tabelist (õpiku tagakaanelt, ülesannete kogu tagant) Näidisülesanne 1 Mida näitab terase sulamissoojus 84 000 J/kg. Vastus:
MUUTUMATUL TEMPERATUURIL. 3 t/C 40 20 10 soojenemine sulamine 0 aeg -10 Soojenemine 4 Sulamine ja tahkumine Sulamisel saab keha energiat/ soojust juurde, tahkumisel energia/soojus eralduvad. Sulamiseks vaja minevat soojushulka ja tahkumisel eralduvat soojushulka saab arvutada valemiga: Q = m Q soojushulk (1J) (lambda) sulamissoojus (1 ) m mass (1kg) 5 Sulamine ja tahkumine Sulamissoojus () on füüsikaline suurus, mis näitab kui palju soojust on vaja 1 kg antud aine soojendamiseks või kui palju soojust eraldub 1 kg aine tahkumisel sulamistemperatuuril. saame tabelist (õpiku tagakaanelt, ülesannete kogu tagant) Näidisülesanne 1 Mida näitab terase sulamissoojus 84 000 J/kg. Vastus:
Füüsika kordamisküsimused lk. 3888 1. Selgita mõisted: 1) Sulamissoojus Näitab kui suur soojushulk tuleb anda 1kg ainele tema täielikuks sulamiseks sulamistemperatuuril. 2) Aurustumissoojus Näitab kui suur soojushulk kulub 1kg vedela aine täielikuks aurustumiseks keemistemperatuuril. 3) Keemine Vedeliku aurustumine kogus ulatuses. 4) Isotoop Keemiline element, kus prootonite arv on sama, kuid neutronite arv erinev. 5) Looduslik radioaktiivsus Ebapüsivate tuumade iseeneselik sisemine
Soojusõpetus · Soojushulk Q = cm( t 2 - t 1 ) Q c m t2 t1 · Erisoojus Q · Sulamissoojus m Q L · Aurustumissoojus m Füüsikalised suurused · Q - soojushulk, (J) J · c - erisoojus, ( kg K ) · t1 algtemperatuur · t2 lõpptemperatuur J · L - aurustumissoojus, ( kg ) · T - temperatuur, (K)
Elektrivoolu võimsus P W, kW, MW P=IU P=A/t Elektrivoolu toimel soojushulga Q J, kJ Q=I2 Rt arvutamine Tihedus kg/m3, g/cm3 =m/v Erisoojus c J/kg, °C c=Q/mt Soojushulk Q J, kJ, cal, kcal Q=cm(tu-tm) Sulamissoojus J/kg =Q/m Soojushulk Q J, kJ, cal, kcal Q=m Soojushulk Q J, kJ, cal, kcal Q=Lm Temperatuur t °C Mass m kg, g, t, ts Fookuskaugus f m, mm, cm, dm f=1/D
* Sulamise ajal (ja tahkestumise) keha temp. Ei muutu (Sulalumi, jäävesi 0 kraadi). * Keha sulatamiseks tuleb talle anda soojushulk, See soojushulk kulub mol.pot.energia suurendamiseks, mille moodustavad tahke keha molekulid, e. kristallvõre lõhkumiseks(temp. Seega mol. Kiirus ja kinenergia ei muutu). *Keha sulatamiseks vajalik soojushulk sõltub ...1...keha massist võrdeliselt ...2...keha ainest võrdeteguri landa kaudu. Q= LANDA * m(mass) Sulamissoojus Landa = Q/m (J/kg) näitab 1kg aine sulamiseks vajalikku soojushulka(1kg tahkumisel eralduvat Q-d) Näide: Vase sulamissoojus on 1,8*10(5) J/Kg näitab, et 1kg vase sulatamiseks kulub 180000J Tahke aine soojenemise graf. : Tahkumisel: AURUSTUMINE JA KONDENSEERUMINE *...on aine üleminek vedelast olekust gaasilisse. *...on aine üleminek gaasilisest olekust vedelasse *Aurustumise käsitlemine kahes vormis: 1)Aurumine vedeliku pinnalt 2)Keemine *Aurumise kiirus vedeliku pinnalt sõltub
1.Milleks kulub aine sulamisel energia? Sulamisel lõhutakse aineosakeste korrapärane asetus. 2.Miks vabaneb aine tahkumisel energiat? Aineosakesed võtavad sellele ainele omase vastastikuse asendi. 3.Mida näitab sulamissoojus? Kui suur soojushulk kulub 1kg aine sulamiseks või tahkumiseks. 4.Mille poolest udu erineb veeaurust? Veeaur kondenseerub, udu aga aurub. 5.Millest sõltub vedeliku aurustumise kiirus? Õhu liikumisest. 6.Miks sõltub aurumise kiirus õhu liikumisest? Korrapäratult liikudes põrkavad molekulid üksteisega kokku ja selle tagajärjel omandab osa neist keskmisest suurema kiiruse ja kineetilise energia. 7.Miks sõltub aurumise kiirus õhu niiskusest? Liikuv õhk veepinna kohalt eemaldab vee
20. Vee erisoojus on 4200 J/kg C , st et 1 kg vee soojendamiseks 1 C võrra on vaja talle anda soojushulk 4200 J 21.Aine üleminekut tahkest olekust vedelasse olekusse nim. Sulamiseks. Aine üleminekut vedelast olekust tahkesse olekusse nim. Tahkumiseks. 22. Soojushulga arvutamine sulamisel ja tahkumisel. Sulatamiseks vajaminev soojushulk sõltub sulatava keha massist ja materjalist, seda arvutatakse valemiga Q=+- m Q soojushulkJ - sulamissoojus J/kg m- mass kg 23.Sulamissoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur soojushulk on vaja ühikulise massiga aine sulatamiseks tema sulamistemperatuuril. 24.Jää sulamissoojus on 3.4 * 10 (5) J / kg, st et 1 kg jää sulatamiseks sulamistemperatuuril kulub soojust 3.4*10(5) J 25.Aurumine on nähtus, mille korral aine muutub gaasiliseks. Kondenseerumine on nähtus, kus gaas muutub vedelikuks. Aurumine toimub igal temperatuuril, ka tahked ained auruvad, aurumisel keha temperatuur langeb. Aurumise kiirus sõltub keha
Kokkuvõttes määravad selle molekulaarjõud. 5. Mis hoiavad aatomeid molekulides? Keemilised sidemed. 6. Miks molekulid omavahel tõmbuvad? Selgita vee molekulide näitel. Vee molekuli kuju tingib molekuli polaarsuse ehk erinimelise laengu molekuli eri otstes. Erinimelised laengud tõmbuvad ja seetõttu tõmbuvad ka vee molekulid omavahel. 7. Mida nimetatakse aine faasiks? Aine faas on aine kogus, mis on kogu tervikuna samade füüsikaliste omadustega. 8. Kuidas on seotud tahkumine ja sulamissoojus? Aine sulatamiseks kuluv soojushulk ehk sulamissoojus on võrdeline sama aine tahkumisel eralduva energiaga. 9. Mõisted SUBLIMEERUMINE – tahke aine gaasiliseks muutumine, ilma vahepealse veeldumiseta. Nt tahke süsinikdioksiid ehk kuiv jää sublimeerub atmosfäärirõhu juures temperatuuril -78 ˚C HÄRMATUMINE – gaasiline aine muutub tahkeks ilma vahepealse veeldumiseta. SULAMINE – tahke aine läheb vedelaks TAHKUMINE – vedel aine läheb tahkeks
p=m*v Kiirus Mass(kg) (m/s) · Töö Q=cm t Töö (J) Jõud (N) Aine erisoojus A=F*s*cos Tempi Vahemik 0 ( C) Nihe (m) Nurk jõu ja nihke · Soojushulk(J) vahe Q=*m Sulamissoojus (J/kg) Mass(kg) · Soojushulk Soojushulk(J) Q=L*m
Pindpinevus on nähtus, mis avaldub vedeliku pinnakihi omaduses võimalikult kokku tõmbuda. Pindpinevusjõud on vedeliku pinna piirjoonega risti mõjuv jõud, mille mõjul vedeliku pind väheneb. Pindpinevusjõu suund ühtib vedeliku pinna puutuja sihiga. F l F pindpinevusjõud, - pindpinevustegur, l pinna piirjoone pikkus IV. Faasisiirded Sulamissoojus Sulamissoojus on füüsikaline suurus, mis võrdub sulamiseks vajaliku soojushulga ja sulanud aine massi suhtega. Sulamissoojus näitab, kui Q suur soojushulk kulub 1 kg kristalltahkise sulatamiseks. m
KOOLIFÜÜSIKA: SOOJUS 3 (kaugõppele) 6. FAASISIIRDED Kehade soojendamisel või jahutamisel võib keha minna ühest agregaatolekust teise. Selliseid üleminekuid nimetatakse faasisiireteks. Soojendamisel vajaminev soojushulk arvutatakse valemist Q = c m T , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja T temperatuuri muut. Sulamiseks vajalik soojushulk Q =m , kus m on sulatatava keha mass ja tema sulamissoojus. Sulamine toimub kindlal, igale ainele iseloomulikul sulamistemperatuuril. Aurustumiseks vajalik soojushulk Q = rm , kus m on aurustatava vedeliku mass ja r aurustamistemperatuurile vastav aurustumissoojus. Aurustumissoojus sõltub temperatuurist ja tavaliselt antakse see aine keemistemperatuuri jaoks. Aine põlemisel eralduv soojushulk Q =m , kus m on põletatava aine mass ja aine kütteväärtus. 1 Näidisülesanne 1
Soojendamine: Q=cmto | c=erisoojus Sulatamine: Q=m | =sulamissoojus Aurutamine(keetmine): Q=Lm | L=keemissoojus Põletamine: Q=km | k=kütteväärtus cvesi=4200 J/kgCo, cjää=2100 J/kgCo, ksüsi=30 mJ/kg, jää=330 kJ/kg, Lvesi=2300 kJ/kg, jää=900 kg/m3, vesi=1000 kg/m3, kbensiin=46 mJ/kg, 1l=1 dm3, 1m3=1000 dm3, 1 kJ=1000 J, NB! = tihedus!
t - aeg ! s - teepikkus A - töö ! rõhk N - võimsus h - kasutegur ! r-tihedus ! vedeliku samba rõhk m - mass Q – soojushulk c – erisoojus m – mass ! üleslükke jõud t - algtemperatuur t - lõpptemperatuur ! l - sulamissoojus L - aurustumissoojus ! keha mass I – voolutugevus q – elektrilaengu suurus t – aeg U – pinge R – juhi takistus ! kiirus r - eritakistus ! l – juhi pikkus S – juhi pindala ! töö A – elektrivoolu töö Q – soojushulk N – elektrivoolu võimsus !!
SULAMINE JA TAHKUMINE Hanna Parv 9.B VKK Sulamine · Aine üleminek tahkest olekust vedelasse. · Sulamistemperatuur · Kulub energia · Suureneb siseenergi potensiaalne komponent. · Aineosakesed liiguvad ühest kohast teise. Tahkumine · Aine üleminek vedelast olekus tahkesse. · Sulamise pöördprotsess. · Sulamine ja tahkumine toimuvad samal temperatuuril. · Vabaneb soojushulk · Temperatuur ei muutu. Sulamissoojus · Valem lambda = Q/m · Ühik 1J/kg · Kui suur soojushulk kulub 1kg aine sulatamisel või tahkumisel. Näited · Tahkumine talvel vee jäätumine jääkristallide ja lumehelvest tekke. · Sulamine Kevadel jää ja lume sulamine vee tekke. Kasutatud allikad · https://sisu.ut.ee/dev/soojus/sulamine-ja-tahkumine · 9. klassi füüsika õpik Tänan kuulamast
võrdseks välisrõhuga.
Tasakaaluline aururõhk e küllastunud aururõhk vedeliku auru rõhk vedeliku
kohal tasakaaluolekus.
Aurustumissoojus energiahulk, mis on vajalik ühe mooli vedeliku
aurustamiseks keemistemp (Ha. kJ/mol).
Kastepunkt teatud temp, kus õhu jahtumisel saab õhu niiskussisaldus võrdseks
vee küllastunud auru rõhuga.
Sulamistemperatuur tem, mille juures tahke ja vedel faas on tasakaalus rõhul 1
atm.
Sulamissoojus energiahulk, mis on vajalik 1 mooli aine sulamiseks
sulamistemperatuuril (Hs, kJ/mol). Hs
Agregaatolek Agregaatolek on aine oleku vorm, mille määravad molekulide soojusliikumise iseärasused. See sõltub välistingimustest, peamiselt rõhust ja temperatuurist. Tavaliselt eristatakse kolme agregaatolekut gaasilist, vedelat, tahket. Sulamisja keemistemperatuur Sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures on tahke ja vedel faas tasakaalus rõhu 1. atm. korral. Aine sulamissoojus on energiahulk, mis on vajalik ühe aine mooli sulatamiseks sulamistemperatuuril (enamus tahketest ainetest on tahkumisel vähendavad ruumala ja tihedus suureneb, erandiks on vesi). · Puhtal ainel on oma kindel sulamistemperatuur. · Puhtal ainel on sulamisel temp. muutumatu, kuni kogu aine on ära sulanud. Keemistemperatuur on temperatuur, mille korral aururõhk saab võrdseks välisrõhuga (mida madalam on rõhk, seda madalam on keemistemperatuur). Tihedus
nimetatakse sulamistemperatuuriks. · Aine sulatamiseks on vaja kulutada energiat ning aine tahkumisel eraldub energia . SULAMISTEMPERATUUR · Sulamistemperatuur ehk sulamispunkt on aine temperatuur, mille saavutades hakkab aine sulama või tahkuma. · Kui aine on tahkes olekus, algab sulamine, kui aine on vedelas olekus, algab tahkumine. VALEM kus on sulamiseks või tahkumiseks vajalik soojushulk ehk energia hulk J on aine sulamissoojus J/kg m on aine mass kg SULAMISE GRAAFIK TAHKESTUMISE GRAAFIK AMORFSE AINE SULAMIS GRAAFIK KOKKUVÕTTEKS · Sulamine on tahke aine muutumine vedelaks. · Tahkestumine on aga vedela aine muutumine tahkeks. · Sulamise käigus neelab aine energiat. Tahkestumise käigus eraldub ainest energiat. · Energia kulub sidemete loomiseks või lagundamiseks. · Soojus, mille juures aine sulab või tahkestub nimetatakse sulamis või tahkestumissoojuseks
Rõhk füüsikaline suurus mis iseloomustab pindalaühikule mõjuvat rõhumisjõudu. Rõhumisjõuks nim. jõudu, mis mõjub risti pinnaga. Siseenergia süsteemi koostisosakeste vastastikmõju energia, osakeste liikumise energia ning süsteemisiseste väljade energia summa. Suletud süsteemi siseenergia on energia jäävuse seaduse kohaselt jääv suurus. Soojusmasin masin kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. Selle osadeks on soojendi, jahuti ja töötav keha. Sulamissoojus kristalltahkise soojuslikke omadusi iseloomustav füüsikaline suurus. See võrdub sulamiseks vajaliku soojushulga ja sulanud aine massi suhtega. Temperatuur termodünaamilise süsteemi makroparameeter, millel on soojusliku tasakaalu olekus oleva süsteemi igas osas üks ja sama väärtus. Temperatuuri mõõtmiseks enim kasutatavad temperatuuri skaalad on Celsiuse skaala ja Kelvini skaala. Absoluutne miinustemperatuur on -273,15 °C
Faasisiirded: · sulamine (tahkest vedelasse) - tahkumine · aurumine (vedelast gaasilisse) - kondenseerumine · sublimatsioon (tahkest gaasilisse) - härmatumine Soojushulga arvutamine soojenemine <=> jahtumine Qneeldub Qvabaneb Q=cm(t2-t1) Q - soojushulk 1J c - erisoojus J/kgC0 aurumine <=> kondenseerumine Q neeldub Qeraldub Q=Lm L - aurustumissoojus keemistemperatuuril 1J/kg sublimatsioon <=> härmatumine Q=m - sulamissoojus 1J/kg soojushulk kütuse põlemisel Q=km k - kütteväärtus 1J/kg Kriitiline temperatuur on temp. millest kõrgemal väärtusel ei ole võimalik gaasi kokku surudes muuta vedelikuks. Vedeliku pinnal olevat gaasi nim. veeauruks. · Aine on gaas, kui tema temp. on kriitilisest temp. kõrgem · Aine on aur, kui tema temp. on kriitilisest temp. madalam Õhuniiskus iseloomustab vee auru sisalduvust. · Õhus on alati veeauru. Kaks liiki:
teepikkus s, l m töö A A=F*s J võimsus N N=A/t W kasutegur =Akasulik/Akogu kineetiline energia Ek Ek=m*v2/2 J potentsiaalne Ep Ep=m*g*h J energia soojushulk Q, q J sulamissoojus =Q/m J/kg aurustumissoojus L L=Q/m J/kg erisoojus c Q=c*m*(t2-t1) J/(kg°C) voolutugevus I I=q/t , I=U/R A laeng q C pinge U U=A/q V eritakistus =R*S/l m
Võimsus N vatt W N=A/t Periood T sekund s - Sagedus Väike v herts Hz v=1/T Soojushulk Q dzaul J - Erisoojus c dzaul kilogrammi ja J/kg* ´C C=Q/m(tx- kraadi kohta tm) Sulamissoojus dzaul kilogrammi J/kg =Q/m kohta Aurustumissoojus L dzaul kiogrammi J/kg L=Q/m kohta Elektrilaen q,Q kuion C q=lt Pinge U volt V U=A/q Takistus R oom o R=U/l
Neutroni seisumass Elektriline konstant Magnetiline konstant Plancki konstant 2. Kütteväärtused Bensiin Petrooleum Diislikütus Piiritus (etanool) Kuiv kasepuit Püssirohi Kivisüsi Turvas Nafta Vesinik 1 3. Aine agregaatoleku muutumine Aine Sulamis- Sulamissoojus Keemis- Auramissoojus temperatuur temperatuur keemis- (°C) normaalrõhul temperatuuril (°C) Alumiinium Elavhõbe Eeter Hapnik Hõbe Kuld Lämmastik Piiritus (etanool) Plaatina Plii Raud Räni Tina Tsink Vask Vesi Vesinik Volfram 4. SI mõõtühikud
6. Üleslükkejõud ja kehade ujumine F =p g V ü Üleslükkejõud= tihedus 10 N ruumala kg 7. Võnkumine ja heli f=l/T 8.soojusülekanne Q= cm ( t - t ) 1 2 soojushulk(J)=erisoojus( J ) mass ( kahe temp. muut) Kg C 9.aregaatoleku muutused sulamine Q= m soojushulk= aine sulamissoojus (keha)mass aurustumine/ kondenseerumine Q= L m soojushulk= aurustumissoojus aine mass 10. elektrivoolu toimed q = lt laeng, mis läbib juhi ristlõiget= voolutugevus aeg, mille jooksul läbib R = q l Juhi takistus = juhi aine eritakistus ( juhi pikkus ) S juhi ristlõike pindala U= IR Pinge juhi otstel = voolutugevus juhi takistus 11
sulamiseks. Vee ruumala on tahkena suurem kui vedelana. Q=c*m*(t°2-t°1) Q=soojushulk c=erisoojus m=aine mass t°s= sulamistemperatuur Q=*m =Q/m Q=soojushulk (lambda)=sulamissoojus []=1kJ/kg Näidisülesanded Ül 1. Kui suur soojushulk tuleb anda 100g pliile, et see sulaks? Andmed m=100g=0,1kg t°=327°C =23kJ/kg(leian aurustumissoojuste tabelist) Q=? Q=*m Q=23kJ/kg * 0,1kg=2,3kJ=2300J Vastus:Pliile tuleb anda 2300J , et see sulaks. Ül 2. Kui suur soojushulk tuleb anda 1kg veele, et see soojenekstemperatuurilt 20°C kuni temperatuurini 21°C? Andmed m=1Kg t°1=20°C t°2=21°C c=4200J/kg*°C Q=?
andmisel kasvas selle temperatuur 2K võrra. Millise aine või milliste ainete segu see võiks olla? A British Thermal Unit (BTU) is the amount of heat energy needed to raise the temperature of one pound of water by one degree F. 1 BTU = 1 055,05585 J= .......cal 9I füüsika (10) 8.oktoober 2012 Tunni teema: Aine agregaatolekute muutumine. Sulamine ja tahkumine. Aurustumine ja kondenseerumine. Sulamissoojus ja aurustumissoojus (keemissoojus) Lk.39-48 1. Milline agregaatolekute muutus on sulamine? 2. Milline agregaatolekute muutus on tahkumine? 3. Millisel temperatuuril (Celsiuse ja Kelvini kraadides) vesi tahkub ja jää sulab? 4. Milline agregaatolekute muutus on aurustumine? 5. Milline agregaatolekute muutus on kondenseerumine? 6. Millisel temperatuuril (Celsiuse ja Kelvini kraadides) vesi keeb normaalrõhul? 7. Mis on keemine? 8
printsiip: termodünaamilisele süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemisiseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Q=DU+A, kus Q-soojushulk; DU-siseenergia muut; A- gaasi töö (J). A=-pV; U=Q+A', kus A'=V [A=N(W)t] Soojushulga arvutamise valem: (1)Q=cmT(T2-T1), kus Q- soojushulk(J); c-aine eritegur (J/kgK); m-mass(kg); T-tº muut (aine erisoojus näitab, mis kulub ühe kilogrammi selle aine tº tõstmiseks ühe K võrra) (2)Q=m, kus - aine sulamissoojus(J/kg)(3) Q=Lm, kus L- aine aurustumissoojus (näitab hulka, mis kulub ühe selle aine kg aurustamiseks) Termodünaamika 2.printsiip: Kui süsteem läheb ühest olekust teise, siis tema entroopia kasvab. dS=dQ/T , kus dS- entroopia muut; dQ-soojushulk; T-absoluutne tº Gaaside isohooriline erisoojuse valem: Cv=iR/2M, kus Cv- isohooriline erisoojus (J/kgK); R-8.31; molaar ja vabadus Gaaside isobaariline erisoojuse valem: Cp=(i+2)R/2M, kus Cp-isobaariline erisoojus (J/kgK)
rõhust. Keemissoojuseks nimetatakse vedeliku aurustumissoojust keemistemperatuuril. Aurustumissoojuseks nimetatakse soojushulka, mille peab andma keemistemperatuuril oleva vedeliku massiühikule, et muuta see sama temperatuuriga auruks. Õhu absoluutseks niiskuseks nimetatakse suurust (roo), mis väljendab veeauru massi ühes ruumala ühikus. Veeauru osarõhuks nimetatakse rõhku, mida avaldaks veeaur, kui kõik teised gaasid puuduksid Q=c*m*Delta T -Sulamissoojus Q= *m L-Aurustumissoojus Q=L*m p-rõhk Wv=M*L//Na c-aine erisoojus Roo=m/V Srel=Roo/Roo0*100% Srel=p/p0*100% Faasisiirde puhul toimub muutus aine molekulide või aatomite paiknemise iseloomus. Tahkise soojendamisel hakkab selle temperatuur tõusma, teatud hetkest alates jääb temperatuur muutumatuks ja kogu juurdeantav soojus kulub tahkise sulatamiseks.
Temperatuuri, kus sulamine toimub, nimetatakse sulamistemperatuuriks. Vastupidine protsess sulamisele on tahkumine, kus vedelik muutub tagasi tahkiseks. Temperatuur, kus toimub sulamine ja tahkumine, on üldiselt samad. Aine sulatamiseks on vaja kulutada energiat ning aine tahkumisel eraldub energia vastavalt funktsioonile · kus on sulamiseks või tahkumiseks vajalik soojushulk ehk energia hulk J · on aine sulamissoojus J/kg · m on aine mass kg Termodünaamiliselt on sulamishetkel Gibbsi vabaenergia muut (G) null, kuna toimub kasv aine entroopias ja entalpias. Sellest hoolimata toimub sulamine seetõttu, et tekkiva vedeliku vabaenergia on väiksem kui tahke oleku vabaenergia. Sulamine ja tahkumine toimub erinevate rõhkude korral erinevatel temperatuuridel. Kristalliliste ainete sulamine ja tahkumine. Iga kristalliline aine sulab teatud kindlal temperatuuril. Kristallilised ained tahkuvad samal
Soojushulk sulamisel Q = Lm Ep - pot. energia Ep - J Soojushulk keemisel Q = λm Ek - kin. energia Ek - J Voolutugevus I = q/t Q - soojushulk Q-J Pinge U = A/q c - erisoojus c - J/kg°C Takistus R= ρ l/S L - keemissoojus L - J/kg Ohmi seadus I = U/R λ - sulamissoojus λ - J/kg Voolutugevus I=I1=I2 t2 - lõpptemp t2 - °C jadaühendusel t1 - algtemp t1 - °C Pinge U=U1+U2 I - voolutugevus I-A jadaühendusel U - pinge U-V Takistus R=R1+R2 R - takistus R - oom jadaühendusel
temperatuuri muuduga, keha massiga ja sõltub ainest. 7. Mis on erisoojus? Keha soojendamiseks kuluva või jahtumisel vabaneva soojushulga sõltuvust ainest iseloomustavat suurust nimetatakse ERISOOJUSEKS. Erisoojus näitab soojushulka, mis kulub ühe massiühiku aine soojendamiseks 1 kraadi võrra või vabaneb selle jahtumisel 1 kraadi võrra. Ainete erisoojused määratakse katseliselt ja kantakse tabelisse. 8. Mis on sulamine? Sulamissoojus. SULAMINE on aine üleminek tahkest olekust vedelasse. Tahkisel on kindel sulamistemperatuur, st sulamise ajal keha temperatuur ei muutu. Sulamise ajal juurdeantav soojushulk kulub kristallvõre lõhkumiseks. Kuna sulamise ajal keha temperatuur ei muutu, siis osakeste kineetiline energia ei muutu. Muutub osakeste pot. energia. Osakeste võnkeamplitud suureneb, osakesi hoidvad jõud nõrgenevad ja sulamistemperatuuril osakesed lahkuvad oma kohalt. Osakeste paigutus muutub korrapäratuks.
siseenergia. 6. Mis on soojustasakaal? Soojusliku tasakaalu korral puudub kehade vahel soojusülekanne. 7. Millest sõltub aine olek? T ja rõhust 8.Milline on kristallsiste ainete siseehitus? Osakesed on korrapärased. 9. Kuidas toimub ainete sulamine, tahkumine? Igal ainel on kindel sulamis ja tahkumise T, kui tõst aine T hakkab ta sulama, kui alla lasta siis ta tahkub. 10. Mida näitab sulmamissoojus? Sulamissoojus näitab, kui suur soojushulk kulub 1kg kristalliste aine sulamiseks. Tähis lambda, ühik 1 J kg 11. Aine sulatamiseks kuluva ja tahkumise eralduva soojuhulga arvutamine? Q = lambda *m 12. Kuidas toimub ainete aurustumine ja kondendseerumine? Jahtumisel koguneb osa veeaurust piiskadesse ehk kondendseerub. 13. Aines aurustamisesks kuluva ja kondnendseerumise eralduva soojushulga arvutamine? Aurustmissoojus= aine aurustamiseks vajalik soojuhulk
Temp. Muut. t2t1 C Aine erisoojus C J/kg C Kristallilise aine sulamine või tahkumine Soojushulk Q J Keha mass m Kg Aine sulamissoojus J/kg Q= m Vedeliku aurumine ja keemine Soojushulk Q J Keha mass m Kg Q=Lm Aurust. soojus L J/kg
aines.Temperatuur iseloomustab süsteemi või keha soojuslikku olekut. Celsiuse poolt leiutatud skaalaga termomeetril oli vee keemispunkt võetud 0 kraadiks ja jää sulamispunkt oli -100 kraadi. Molekulaarfüüsika põhivõrrand Gaasi rõhu sõltuvusest mikroparameetritest. Absoluuutne temperatuur ja tema seos keskmise kineetilise energiaga. Molekulide kiirused molekulide jaotus kiiruste järgi Ideaalse gaasi olekuvõrrand Isoprotsesside graafikud. Soojushulk erisoojus sulamissoojus aurustumissoojus kütteväärtus soojusmahtuvus. Soojusliikumine on aineosakeste pidev korrapäratu liikumine. Liikumiste iseloom eri agregaatolekutes: - tahkes kehas võnguvad ümber tasakaaluasendi - vedelikus võnguvad ja siirduvad aeg-ajalt ühest tasakaaluasendist teise - gaasis liiguvad korrapäratult põrkudes üksteise ja anuma seintega. 1 2 p = nmo v 2 = nE k , 3 3
planeerida energia kulu. Hõõglambis muundub elektrienergia soojuseks ja valguseks. Hõõgniit on volframist, sest aine talub kõrget temperatuuri ja 3 000ºC juures hakkab heledalt valgustama. Pirni sees on gaas (lämmastik, argoon, krüptoon), sest õhus volfram oksüdeeruks ja õhutühjas ruumis kuum volfram aurustuks. Elektrisoojendusriistade kütteelemendis (valmistatakse suure eritakistusega ainest, millel on suur sulamissoojus; nikli, raua, kroomi ja mangaani sulam - nikroom) muundub elektrivälja energia juhi siseenergiaks. Paljud elektrisoojendusriistad on varustatud termoregulaatoriga, mis teatud temperatuuri juures katkestab vooluringi. Lühiseks nimetatakse vooluringi osa otste ühendust juhiga, mille takistus on selle osa tavalise takistusega võrreldes väga väike. Kui vooluringis on lühis, suureneb voolutugevus selles järsult
kulub Sublimatsiooniks nim aine üleminekut tahkest ainest gaasilisse olekusse, vahepeal vedelat olekut läbimata. Selle käigus neeldub energiat, kuna keha vajab selleks energiat. Härmatumine on vastupidine, ehk siis gaasilisest faasist tahkesse. Selle käigus eraldub energiat. Ülesanne üleminekute ja soojenemise/jahtumise kohta Aurustumissoojuse valem: Q= Lm soojushulk= aurustumissoojus*mass. Sulamissoojuse valem: Q= sulamissoojus kg kohta *mass. sulamissoojus on tabelina toodud, igal ainel eri. Temperatuuri tõstmise valem: Q= c*m(t2-t1) soojushulk= erisoojus*mass (lõplik temperatuur-algtemperatuur). Erisoojus on tabelina toodud, igal ainel eri. Mis on keemine ja keemistemperatuur Keemiseks nim aine üleminekut vedelast faasist gaasiliseks. Keemine on aurumine kogu vedelikust, mitte ainult pinnalt. Keemistemperatuur on igal ainel erinev temperatuur, mille juures antud rõhul aurumise iseloom muutub
annaabi.ee 
