(kg*K) moolsoojus Cp ühe kilomooli aine soojusmahtuvus jääval rõhul gaasi soojendamisel hoitakse rõhk const. J/(kmol*K) moolsoojus Cv ühe kilomooli aine soojusmahtuvus jääval ruumalal gaasi soojendamisel ei lasta sel paisuda. J/(kmol*K) 2.Vabadusastmete arv sõltumatute suuruste arv, mille abil on võimalik määrata süsteemi olekut 3.Molekuli ühele vabadusastmele vastab keskmine energia kT/2 J (k- universaalne gaasikonstant, T temperatuur) 4.Universaalne gaasikonstant töö, mida teeb üks kmol gaasi soojenemisel ühe kraadi võrra jääval ruumalal. 8.31*107 J/(kmol*K) 5.Moolsoojuste sõltuvus gaasi molekulide vabadusastmete arvust = Cp/Cv = (i+2)/i i vabadusastmete arv 6.Õhu moolsoojuste arvutamine: Cp = Cv + R Cv = i/2 * R i molekuli vabadusastmete arv R universaalne gaasikonstant 7
0044 Energiakasutuse eriala EK KÕ BAK 3 Üliõpilane: "....." ................... 2014.a .................................. Juhendaja: "....." ................... 2014.a .................................. Tartu 2014 TÄHISED JA LÜHENDID M- mass kg- kilogramm s- entroopia kJ- kilojaul v- erimaht V- ruumala Q- soojushulk q- soojus p- rõhk k- kelvin η- molekulmass R- gaasikonstant R*- universaalne gaasikonstant L- töö c- erisoojus PROTSESS IDEAALGAASIGA ÜLESANNE 5 10 kuupmeetrit ideaalgaasi O2, mille algrõhk on 10 MPa ja temperatuur 350 ℃ paisub lõpprõhuni 0,13 MPa. Arvutada gaasi maht ja temperatuur paisumise lõpul ning protsessi töö ja soojus, kui paisumine toimub vastavalt lähteandmete tabelis antud isoprotsessile. Kujutada termodünaamiline sündmus p-v- ja T-s-diagrammil sobivas mõõtkavas koos
Vm = 22,4 dm3/mol Normaaltingimused Temperatuur 00C so 273 Kelvinit ja rõhk 101325 paskaali = 760 mm Hg sammast = 1 atm N osakeste arv NA Avogadro arv so osakeste arv 1 moolis aines NA =6,02*1023 1/mol Z elektrolüüsi elementaaraktist osalevate elektronide arv , katoodil =ioonilaeng F Farady arv - 1 molelektronide kogulaengu absoluutväärtusF = 96500 C/mol C = kulon = amper*sekund R universaalne gaasikonstant R=8,31 J/mol*K = p0Vm/T0 =0,082 atm*dm3/mol*K I voolutugevusAmprites
Greetel Kala, Maritta Mägi, Karl Loorberg Seisupunkt: ● keha liikumist ei arvestata ● keha “hõljub” ● füüsikalised seadused kehtivad Õhurõhk: ● õhu rõhk mingis kindlas kohas atmosfääris ● õhurõhk võrdub kõrgemal asuva õhu kaalust tingitud hüdrostaatilise rõhuga ● baromeeter ● mmHg /hPa ● 15 °C on 1013,25 hPa Õhurõhk: P(h) = rõhk kõrgusel h T= õhu temperatuur (K) P0 = rõhk lähtekõrgusel h_0 R^* = universaalne gaasikonstant: 8.314 N·m / (mol·K) h = kõrgus meetrites g 0= raskuskiirendus: 9.81 m/s2 h0= lähtekoha kõrgus meetrites M= õhu mooli mass (0.0289644 kg/mol) Mõju lennukile: ● Rõhk mõjutab õhu tihedust, mille tagajärjel muutub lennuki tehniline võimekus ● Mida väiksem õhurõhk, seda väiksem tõstejõud ● Kütuse/õhu suhe häiritud Kasutatud kirjandus: ● https://et.wikipedia
keskmine: 0,243327 min-1 0 =2310,363S Siin tabelis on näha, et elektrijuhtivuse mõõtmise algul on ln(k - kt) 7,7726, ning tõus on 0,2396 Keemilise reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõustes. Laias temperatuurivahemikus kirjeldab reaktsiooni kiiruse sõltuvust temperatuurist Arrheniuse võrrand: , kus k- reaktsiooni kiiruskonstant, R universaalne gaasikonstant, T absoluutne temperatuur, E reaktsiooni aktiveerimisenergia. Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest kasutatakse järgmist võrrandit: kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, k2 temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, E aktiveerimisenergia, R universaalne gaasikonstant. Järeldus Katsetulemustest saab järeldada, et mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on
Sirge võrrand on: y=-0,469x-1,5219 Sellest selgub, et tegelikult on ajahetkel t=0, ln( - t) väärtus -1,5219 ning sellest johtuvalt sirge tõus graafikult k=-0,469 min-1. Kiiruskonstant graafikult 0,469 min-1. Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmine: Keemilise reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõustes. Laias temperatuurivahemikus kirjeldab reaktsiooni kiiruse sõltuvust temperatuurist Arrheniuse võrrand: , kus k- reaktsiooni kiiruskonstant, R universaalne gaasikonstant, T absoluutne temperatuur, E reaktsiooni aktiveerimisenergia. Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest kasutatakse järgmist võrrandit: kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, k2 temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, E aktiveerimisenergia, R universaalne gaasikonstant. Järeldus
Teist järku reaktsioon (x + y = 2)aA + bB produktid; v = k · CAx · CBy ; ( k reaktsiooni kiiruskontstant (erikiirus), x reaktsiooni järk aine A suhtes, y reaktsiooni järk aine B suhtes, summa x + y on reaktsiooni summaarne järk, C A ja CB ainete A ja B molaarsed kontsentratsioonid, mol/dm3).Reaktsiooni kiirus sõltub aktivatsioonienergiast. Arrheniuse võrrand k = A · e-EA/RT ; (k kiiruskonstant, R universaalne gaasikonstant 8,314 kJ/k·mol, A nn sagedusfaktor, mis iseloom molekulide kokkupõrgete sagedust, EA aktivatsioonienergia kJ/mol).Aktivatsioonienergiat on võimalik vähendada ensüümide ja katalüsaatoritega, kokku puute pinna suurendamisega .ionisatsioonienergia energia, mis kulub kõige nõrgemini seotud elektroni eemaldamiseks aatomist või ioonist.. Kasvab perioodis vasakult paremale ja rühmas alt üles.Elektronafiinsus energia,
Füüsikakonstante ja arvandmeid ülesannete lahendamiseks Gravitatsioonikonstant G = 6.67·10-11 m3/(kg·s2) Raskuskiirendus Maa pinnal g = 9,8 m/s2 Avogadro arv NA = 6,02·1023 1/mol Boltzmanni konstant k = 1,38·10-23 J/K Universaalne gaasikonstant R = k·NA = 8,31 J/(mol·K) Maa mass M = 5,98·1024 kg Maa keskmine raadius R = 6370 km Kuu mass M = 7,35·1022 kg Kuu keskmine raadius R = 1740 km Kuu keskmine kaugus Maast r = 384000 km Ainete tihedusi Vesi = 1000 kg/m3 Jää = 900 kg/m3 Raud (teras) = 7800 kg/m3 Hõbe = 10500 kg/m3
moolsoojuste vahe . Võrrelda ja saadud väärtusi käsiraamatus toodud suurustega ja andke hinnang leitud heli kiiruse v arvulise suuruse täpsusele. 4. Kasutatud valemid Lainete levimisel keskonnas levimise kiirus võrdub: v= kus v on lainete levimise kiirus, - lainepikkus, f - sagedus. Teooria annab heli kiiruse jaoks gaasilises keskkonnas valemi v= on gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuste suhe, R - universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ), T - absoluutne temperatuur( °K) , - moolmass (õhu jaoks =29· kg/mol). = Leidnud heli kiiruse v temperatuuril T ,saab arvutada heli kiiruse mingil teisel temperatuuril, näiteks 0° C juures. = kus t on gaasi temperatuur °C. 5. Arvutustabelid f (Hz) (cm) (cm) (cm) (m) 1 4535 23 26,8 3,8 0,077 2 4535 26,8 30,6 3,8 0,077
Füüsika tabelid 1. Olulisenad füüsikakanstandid Valguse kiirus vaakumis Gravitatsioonikonstant Avogadro arv Boltzmanni konstant Universaalne gaasikonstant Elementaarlaeng Elektroni seisumass Prootoni seisumass Neutroni seisumass Elektriline konstant Magnetiline konstant Plancki konstant 2. Kütteväärtused Bensiin Petrooleum Diislikütus Piiritus (etanool) Kuiv kasepuit Püssirohi Kivisüsi Turvas Nafta Vesinik 1
gaaside osarõhkude summaga. Osarõhk on rõhk, mida avaldaks gaas, kui teisi gaase poleks. Gaasi suhteline ja absoluutne tihedus - suhteline tihedus on ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel(V,P,T). See on ühikuta suurus ja näitab, mitu korda on gaas teisest raskem või kergem; absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1 kuupdetsimeetri gaasi mass normaaltingimustel. Ideaalgaaside seadused, unversiaalne gaasikonstant ja selle ühikud lähtudes erinevatest mahu- ja rõhuühikutest - a)gaasilises olekus aine molekulid täidavad ühtlaselt kogu ruumi b) molekulid on pidevas korrapäratus soojusliikumises c) molekulidevahelised kaugused on suured, mistõttu jõud nende vahel lähenevad olematusele(jäetakse arvestamata) d)molekule loetakse massipunktideks; universaalne gaasikonstant töö, mida teeb üks kmol gaasi soojenemisel ühe kraadi võrra jääval ruumalal. 8.31*107 J/(kmol*K)
Mida kiiremini liiguvad molekulid, seda kõrgem on temperatuur. Temperatuuri, mis on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga nim. absoluutseks temperatuuriks. Ekin = 3/2 kT T absoluutne t (K), Ekin molekulide keskmine kin. energia, k Bottzmani konstant (1.38 -23 J/K) P = 2/3 nEkin ; Ekin = mv ruut ; p = 1/3 n m0 v ruut pV = m/MRT, milles p-rõhk(Pa),v-ruumala(m),m-mass(kg),M-molaarmass(kg/kmol), R-universaalne gaasikonstant (8.31J/molK) Isoprotsessid Iso-lad. Keeles sama. Midagi on sama. Isoprotsessid on sellised protsessid, kus mingi olek on jääv. Bogle'i ja Moriette'i seadus isotermilise protsessi korral on gaasi ruumala ja rõhu korrutis jääv. Gay-Lussaci seadus isobaarilise protsessi korral on gaasi ruumala ja absoluutse t suhe jääv. v/T Charlesi seadus isohoorilise protsessi korral on gaasi rõhu ja absoluutse t suhe jääv. p/T
Tööülesanne Heli lainepikkuse ja kiiruse määramine õhus. Töövahendid Heligeneraator, valjuhääldi, mikrofon, ostsilloskoop. Töö teoreetilised alused Lainete levimise kiirus: , kus: v on lainete levimise kiirus, on lainepikkus, f on sagedus. Gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuse suhe: , kus on moolmass (õhu jaoks =29*10³kg/mol), v on lainete levimise kiirus, R on universaalne gaasikonstant (R=8,31 J/kmol), T on absoluutne temperatuur (°K) on gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuse suhe. Heli kiirus mingil teisel temperatuuril: ,kus v on lainete levimise kiirus, t on gaasi temperatuur °C. Tabel Katse nr. f , Hz , cm In , cm In , cm ,m 1 19,5 23,3 3,8 2 23,3 26,8 3,5
nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 l pendli pikkus n täisvõngete arv t täisvõngete kestvuse aeg T võnkeperiood g - raskuskiirendus Heli kiirus Katse nr f(Hz) l0(cm) ln(cm) ln(cm) (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 v lainete levimise kiirus lainepikkus f - sagedus v lainete levimise kiirus t gaasi temperatuur *C R universaalne gaasikonstant T absoluutne temperatuur (*K) moolmass (õhu jaoks Voltmeetri kalibreerimine Katse nr Galvanomeetri U1(V) U2(V) (V) jaotised kasvades kahanedes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ue etalon voltmeetri absoluutne viga U1 kaliibritava galvanomeetri lugemi viga ( võetakse pool jaotise väärtusest)
- õhu moolmass µ = 28,93 kg/mol c ' pm c pm = (5.1.6) 0 1, 468 22, 4 kJ c pm = = 1,137 28,93 kg K Seos isohoorse kJ(kg K) ja isobaarse kJ/(m³ K) erisoojuse vahel (Mayeri võrrandist) 8314 kJ kJ - õhu gaasikonstant µ R = 8314 R = = 287,38 = 0, 287 , R = 0,372 3 28,93 kg K m K cvm = c pm - R (5.1.7) kJ cvm = 1,137 - 0, 287 = 0,85 kg K ' cvm = c 'pm - R (5.1.8) kJ '
I. Termodünaamika Ideaalse gaasi m J olekuvõrrand pV RT m gaasi mass, M gaasi molaarmass, R universaalne gaasikonstant R 8,31 M K mol p1V1 pV 2 2 const pp,V,gaasi rõhk, V gaasi ruumala, T gaasi temperatuur
ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel omadused: 1)molekulid on punktmassid (mõõtmeteta) 2)molekulide põrked on elastsed molekulide kiirus põrgetel anuma seintega ei muutu 3)molekulide vahelisi vastastikmõjusid ei arvestata ideaalse gaasi olekuvõrrandit iseloomustab: p- rõhk 1Pa n- konsentratsioon 1m³ T- temperatuur 1K(kelvin) k- boltmanikonstant 1.38*10²³7 J/K R- universaalne gaasikonstant 8.31 J/(mol*K) p=nkT pV= m RT M Isoprotsessid pV pV T T Isoprotsessid- nim gaasi oleku muutumist, kus üks olekuparameetritest on konstantne (ei muutu) Isohooriline protsess- gaasi oleku muutumine jääval ruumalal (teodorandipudel lõkkes) gaasi rõhk on võrdeline temperatuuriga T p T p Isohoorilise protsessi graafik on SIRGE. Ta väljendabrõhu ja temperatuuri võrdelist sõltuvust.
Oksüdeerija liidab elektrone, o-a
reaktsioonis väheneb.Redutseerija
loovutab elektrone, o-a reaktsioonis
kasvab.R- universaalne
gaasikonstant=8,314J/K*mol=0.0821
atm/K*mol=62400cm3*mmHg/K*mol
Keemistemp:väärisgaasid
1. Töö eesmärk Etüülatsetaadi hüdrolüüsireaktsiooni kiiruskonstandi temperatuurisõltuvuse katseline määramine 2. Teoreetilised alused Keemilise reaktsiooni kiiruskonstandi sõltuvust temperatuurist kirjeldab Arrheniuse võrrand E kc=Aexp(- A ), (1) RT kus A - koefitsient, EA - aktivatsioomenergia, R - universaalne gaasikonstant, T - temperatuur, K. Gaaside kineetilise teooria põhjal on teada, et E kc ~ T1/2 Aexp(- A ) (2) RT ning statistilise mehaanika järgi E kc ~ TAexp(- A ) (3) RT Piiratud temperatuurivahemiku korral võib lugeda võrrandit (1) piisavalt täpseks,
- 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 Ideaalse gaasi m m gaasi mass, M gaasi molaarmass, J olekuvõrrand pV = RT R = 8,31 M R universaalne gaasikonstant K mol p1V1 p 2V2 p gaasi rõhk, V gaasi ruumala, T gaasi temperatuur = = const T1 T2 p, V, T on gaasi olekuparameetrid 1. p = const ehk isobaariline protsess V = f (T ) ehk Gay- V1 V2 V Lussac'i seadus, mida kirjeldab seos = = = const T1 T2 T 2
ja Avogadro konstanti, mille dimensioon on mol1. Avogadro arvu ja Avogadro konstandi arvväärtused langevad kokku. Saksa keeles nimetatakse Avogadro arvu Johann Josef Loschmidti järgi ka Loschmidti arvuks ja kasutatakse tähist NL. Loschmidti arvu all on siiski mõeldud ka aineosakeste arvu ühes kuupsentimeetris (ligikaudu 2,687 · 1019). Et arvutada aineosakeste arvu N antud ainehulgas n, kasutatakse valemit N = Na*n. Avogadro konstant Na seob omavahel ka mitmeid teisi konstante. Näiteks gaasikonstant R ja Boltzmanni konstant k on omavahel seotud valemiga R = Na* k , Faraday konstant F ja elementaarlaeng e on omavahel seotud valemiga F = Na* e. Üks video, mis seletab Avogadro arvu olemuse ja päritolu väga põhjalikult ära: http://www.youtube.com/watch?v=2dzS_LXvYA0
cp gaasi erisoojus jääval rõhul, cv gaasi erisoojus jääval ruumalal. Cp soojusmahtuvuse ja ainehulga suhe jääval rõhul, Cv soojusmahtuvuse ja ainehulga suhe jääval ruumalal. Erisoojuse ühik on J/(kg*K) , Moolsoojuse ühik J/(mol*K). 2. Vabadusastmete arvu all mõistetakse sõltumatute suuruste arvu, mille abil on võimalik määrata süsteemi olekut. 3. i kT i n n 2n kulg pöörl võnk 2 4. Universaalne gaasikonstant võrdub ühe mooli ideaalse gaasi paisumistööga isobaarilises protsessis , kus gaas soojeneb 1 K võrra. 5. i i2 CV R , CP R 2 2 6. Eelmine valem, i = 5 7. Aatomite arvust molekulis. 8. Adiabaatiline protsess ei toimu soojusvahetust ümbritseva kk-ga. Näiteks heli levimine gaasis. 9. Clapeyroni võrrand kehtib ideaalse gaasi korral. 10. Ideaalne on gaas, mille korral kehtib Clapeyroni võrrand. 11. 78 Pa 12
meetodiga: kasutades gaasi suhteline tihedus võrrandit, moolide arvu kaudu (V0CO2 n CO2 M CO2 ), kasutades Clapeyroni võrrandit. Sissejuhatus. Suhteline tihedus: D= = Gaaside suhteline tihedus: o Mass: mõhk = oVo Moolide arv: n= , kus V0 gaasi maht kas normaal- või standardtingimustel, vastavalt sellele omab ka Vm (gaasi molaarruumala) erinevaid väärtusi n= Clapeyroni võrrand: PV = RT, kus R universaalne gaasikonstant = 8,314 J/mol*K Suhteline viga: Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid. Töövahendid: tehnilised kaalud, ~300ml kolb korgiga, termomeeter, baromeeter, mõõtesilinder, CO2 ballon Kasutatud ained: CO2, vesi Kasutatud uurimis- ja analüüsmeetodid ning metoodikat. Kaaluda kuiv kolb korgiga (~300ml, m1-mass ) tehnilistel kaaludel, teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale.
1000 1,021 5105 18,47467 5 1,609438 0,361834 0 Keskmine k:0,330544 =1109,399 S Siin tabelis on näha, et elektrijuhtivuse mõõtmise algul on ln(k - kt) 8,2942, ning tõus on -0,3281 Keemilise reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõustes. Laias temperatuurivahemikus kirjeldab reaktsiooni kiiruse sõltuvust temperatuurist Arrheniuse võrrand: , kus k- reaktsiooni kiiruskonstant, R universaalne gaasikonstant, T absoluutne temperatuur, E reaktsiooni aktiveerimisenergia. Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest kasutatakse järgmist võrrandit: kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, k2 temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, E aktiveerimisenergia, R universaalne gaasikonstant. ln(0,07482/0,330544)=E/8,31(1/303-1/313)
Pilet 7 1. ideaalse gaasi olekuvvõrrand deaalse gaasi olekuvõrrand ehk Clapeyroni-Mendelejevi võrrand on võrrand, mis seob ideaalse gaasi olekuparameetreid, kui see gaas on tasakaaluolekus [1] Ideaalse gaasi olekuvõrrandi võib esitada kujul pV=nRT kus p on gaasi rõhk, V on ruumala, n on gaasi hulk (moolides), T on absoluutne temperatuur ning R on universaalne gaasikonstant (=8.3145 J/mol/K). 2.Elektrigeneraatori tööpõhimõte Energia muundamiseks magnetvälja vahendusel kasutatakse elektrimasinat. Mehaanilist energiat muundatakse elektrienergiaks elektrigeneraatoris. Generaator pannakse pöörlema enamasti mitteelektrilise jõumasinaga, näiteks auruhüdro- või gaasiturbiiniga, sisepõlemis- või diiselmootoriga. Selle jõu mõjul tekib magnetväljas liikuvas juhis elektrivool. Elektrienergia muundatakse mehaaniliseks energiaks elektrimootoris
Võimalikud on ka muud töö vormid (nt. elektriline: aku laadimine-tühjenemine). Diferentsiaalkujul saab esimest seadust esitada järgnevalt: Kui teha lihtsustus ning vaadelda sama protsessi ühe mooli ühe kraadilise muutuse jaoks, siis saab termodünaamika I seaduse esitada kujul: 4 (Cp - moolsoojus isobaarilises protsessis, CV - moolsoojus isohoorilises protsessis, R - Universaalne gaasikonstant) Universaalne gaasikonstant näitab tööd, mida teeb üks mool ideaalgaasi, paisudes isobaariliselt nii palju, et tema temperatuur tõuseb ühe kraadi võrra. Termodünaamika esimene seadus väidab, et energia ei saa tekkida ega hävida. Üks järeldus sellest seadusest on, et energiahulk, mis voolab mingisse seadmesse, võrdub energiahulgaga, mis seadmest välja voolab. Võtame näiteks elektrilambi. Energia voolab elektrilampi elektri kujul
keskmine: 0,243327 2310,3 = 63S Siin tabelis on näha, et elektrijuhtivuse mõõtmise algul on ln(k - kt) 7,7726, ning tõus on 0,2396 Keemilise reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõustes. Laias temperatuurivahemikus kirjeldab reaktsiooni kiiruse sõltuvust temperatuurist Arrheniuse võrrand: , kus k- reaktsiooni kiiruskonstant, R universaalne gaasikonstant, T absoluutne temperatuur, E reaktsiooni aktiveerimisenergia. Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest kasutatakse järgmist võrrandit: kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, k2 temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, E aktiveerimisenergia, R universaalne gaasikonstant. ln(0,123687/0,244327)=E/8,31(1/308-1/398)
1. Tööülesanne Heli lainepikkuse ja kiiruse määramine ohus. 2. Töövahendid Heligeneraator, valjuhääldi, mikrofin, ostsilloskoop. 3. Töö teoreetilised alused Lainete levimisel keskkonnas levimise kiirus võrdub: = kus v on lainete levimise kiirus, lainepikkus, sagedus. Seega kui heli kiirus gaasis on määratud, saab arvutada valemi järgi: = R universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ) T absoluutne temperatuur ( °K) moolmass (ohu jaoks =29·10 3 kg/mol) Leidnud heli kiiruse v temperatuuril T, saab arvutada heli kiiruse mingil teisel temperatuuril, näiteks 00C juures. Kiiruste ruutude suhe võrdub temperatuuride suhtega ning kasutades lähendusmeetodit või kirjutada V0 = Kus t on gaasi temperatuur 0C. Faasinihke meetod hääle lainepikkuse määramiseks.
3. Töö teoreetilised alused Lainete levimisel keskkonnas levimise kiirus võrdub: = kus v on lainete levimise kiirus, lainepikkus, sagedus. Seega kui heli kiirus gaasis on määratud, saab arvutada valemi järgi: 2 = RT R universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ) T absoluutne temperatuur ( °K) moolmass (ohu jaoks =2910 3 kg/mol) Leidnud heli kiiruse v temperatuuril T, saab arvutada heli kiiruse mingil teisel temperatuuril, näiteks 00C juures. Kiiruste ruutude suhe võrdub temperatuuride suhtega ning kasutades lähendusmeetodit või kirjutada V0 = 1+0,002 t Kus t on gaasi temperatuur 0C.
χ ∞ =4315 ln ( χ ∞ − χ 0 ) =ln ( 4315− χ 0 ) =7,5352 χ 0= χ ∞−e7,8381 =4315−e 7,8381=2442 µS χ0 3.) Temperatuuril 45°C leian : χ ∞ =5060 ln ( χ ∞ − χ 0 ) =ln ( 5060− χ 0 )=8.0088 χ 0= χ ∞−e8.0088 =5060−e8, 0088=2052 µS 4.) Aktiveerimisenergia ja Arrheniuse võrrandi eksponendieelse kordaja arvutamine −E k =A e RT , kus R – universaalne gaasikonstant T – absoluutne temperatuur k – reaktsiooni kiiruskonstant A – eksponendieelne tegur E – aktivatsioonienergia Reaktsiooni aktivatsioonienergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest: k 1 −E 1 1 ln = ( − ) k 2 R T 1 T 2 , kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant k2 – temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant
67. 660 0,965 13,145 4825 15 2,708050201 0,415971885 75. 740 0,968 14,4783 4840 0 0 Keskmine k= 0,402414 - 0 = 3554,61 0 = 1285,39 Keemilise reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõustes. Laias temperatuurivahemikus kirjeldab reaktsiooni kiiruse sõltuvust temperatuurist Arrheniuse võrrand: kus k- reaktsiooni kiiruskonstant R universaalne gaasikonstant T absoluutne temperatuur E reaktsiooni aktiveerimisenergia Reaktsiooni aktiveerimisenergia leidmiseks kahel temperatuuril määratud keskmistest kiiruskonstantidest kasutatakse järgmist võrrandit: kus k1 - temperatuuril T1 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant, k2 temperatuuril T2 toimunud reaktsiooni kiiruskonstant E aktiveerimisenergia R universaalne gaasikonstant. ln(0,254359 /0,402414)=E/8,314(1/313-1/303) E= 8,314/ (1/313-1/303) * ln(0,254359 /0,402414)= 36171,1 J/mol
Rõhk P paskal Pa Ruumala V kuupmeeter m3 Mass m kilogramm kg Molaarmass µ kg/mol Soojushulk Q dzaul J Konstandid: J Universaalne gaasikonstant: R = 8,31 mol K J Boltzmanni konstant: k = 1,38 10 -23 K 1 Avogadro arv (molekulide arv ühes moolis): N A = 6,02 10 23 mol Konstantide vaheline seos: R = k N A Soojusõpetus on füüsika osa, mis hõlmab molekulaarfüüsikat, termodünaamikat,
Ühtlase liikumise kiirus Ühtlaselt muutuva liikumise kiirendus Kiirus ja keha poolt läbitud teepikkus ühtlaselt muutuval liikumisel Kesktõmbekiirendus Kehale mõjuv jõud määrab keha kiirenduse. Valemina kus m on vaadeldava keha mass. Juhul kui kehale mõjub samaaegselt mitu erinevat jõudu, määrab keha kiirenduse kehale mõjuv kogujõud Kehale mõjuv kogujõud on võrdne kõikide kehale mõjuvate jõudude vektorsummaga Raskusjõud P = m g , kus g on raskuskiirendus ja m on vaadeldava keha mass. Elastsusjõud F = − k x , kus k on jäikus, x deformatsiooni suurus. Hõõrdejõud - Ühe keha libisemisel teise keha pinnal mõjub liikumissuunale vastupidine hõõrdejõud kus µ on hõõrdetegur (liugehõõrdetegur) FN on keha kokkupuutepinnaga risti olev jõukomponent (jõu normaalkomponent). Kesktõmbejõud - Ringjoonelisel liikumisel mõjub kehale ringi tsentrisse suunatud kesktõmbejõud kus v joonkiirus ja r ringi raadius. Kiirendust nimetatakse kesktõmbekiir...
3. Töö teoreetilised alused Lainete levimisel keskkonnas levimise kiirus võrdub: ν=λ∙ƒ kus v on lainete levimise kiirus, λ – lainepikkus, ƒ – sagedus. Seega kui heli kiirus gaasis on määratud, saab χ arvutada valemi järgi: 𝝁𝝂𝟐 χ= 𝑹𝑻 R – universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ) T – absoluutne temperatuur ( °K) μ – moolmass (ohu jaoks μ =29·10 –3 kg/mol) Leidnud heli kiiruse v temperatuuril T, saab arvutada heli kiiruse mingil teisel temperatuuril, näiteks 00C juures. Kiiruste ruutude suhe võrdub temperatuuride suhtega ning kasutades lähendusmeetodit või kirjutada 𝝂 V0 =
Kus p = rõhk F = jõud S = pindala. Rõhu ühik SI-süsteemis on paskal, · Pingeühik 1 bar = 105 Pa = 0,1 MPa · 1 Atmosfäär on rõhu ühik. 101 325 Pa Palun andke MOOLI määratlus · Mool on ainehulk, milles sisaldub Avogadro arv (6,022 × ) loendatavat osakest, mis on sama palju kui aatomeid 12 grammis süsiniku isotoobis massiarvuga 12. R on universaalne gaasikonstant. Mis ühikutes avaldub R SI süsteemis ja mille mõõt on R. · Arvuliselt on tema väärtus järgmine: R = 8,314472(15) J · K-1 · mol-1 Avaldisest ilmneb, et universaalse gaasikonstandi ühik tähistab ühe mooli gaasi energiat ühe kraadi kohta. Palun määratlage F ( Faraday constant ) · Faraday arv ehk Faraday konstant on füüsikas ja keemias kasutatav konstantne arv, mis näitab ühe mooli elektronide elektrilaengu absoluutväärtust.
vastastikune asend, kus ellips muutub sirgjooneks. Jälgides ostsilloskoobi kujutis. Teostatud nihke suurus võrdub poole lainepikkusega. 4. Kasutatud valemid koos füüsikaliste suuruste lahtikirjutamisega v= * f (m/s), kus on lainepikkus ja f- laine sagedus. v0 = v/ (1+0,002t), kus v on laine levimise kiirus ja t on gaasi temperatuur C° kraadides. =v2/RT,kus on moolmass (õhu jaoks 29*10-3 kg/mg), R universaalne gaasikonstant (= 8,31J/mol*K), T absoluutne temperatuur (Kelveni kraadides). 5. Täidetud arvutus tabelid. Tabel 1 Katse tulemuste tabel Katse nr f, Hz l0, cm ln, cm ln, cm , m 1 2561 14,3 21,5 7,2 0,144 2 28,5 7 0,140
12. · Ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel. Ideaalse gaasi mudel on järgmine : 1. Molekule vaatleme punktmassidena. Ideaalne gaas on hõre. 2. Energiakadu ei ole, molekuli kiirus jääb pärast põrget samaks. 3. Molekulide vahel ei ole vastastikmõju. · Ideaalse gaasi olekuvõrrand on järgmine : pV = RT, kus p on rõhk, V on ruumala, on gaasi hulk (moolides), T on absoluutne temperatuur ja R on universaalne gaasikonstant (8,31 J/mol*K). · Universaalne gaasikonstant on katseliselt määratud füüsikaline konstant, mis väljendab ühe mooli ideaalse gaasi tehtavat paisumistööd tema temperatuuri tõstmisel ühe kelvini võrra muutumatu rõhu juures. R on universaalne gaasikonstant (8,31 J/mol*K). · Isotermiline protsess, kui gaasi temperatuur ei muutu pV = const ; kahe oleku võrdlemisel saame p1V1 = p2V2 .
peab olema mingi keskkond, seega vaakumis heli levida ei saa. Laine on võnkumiste levimine, mida põhjustab võnkeallika võnkumine. Kui võnkeallikas võngub harmooniliselt, siis on ka tekkiv laine harmooniline. Laine põhitunnuseks on energia edasikandmine. 20)Ideaalse gaasi olekuvõrrand.Isoprotsessid Ideaalgaasi ehk ka ClayperonMendelejevi võrrand seob omavahel gaasi olekuparameetreid. pV=nRT, kus pgaasi rõhk(Pa), Vgaasi ruumala (m3), ngaasi moolide arv (mol), Runiversaalne gaasikonstant 8,314 J/K*mol, Tgaasi temperatuur (K) Isokooriliseks nimetatakse protsessi, kus gaasi ruumala on konstantne V=const, siis Isotermiliseks nimetatakse protseessi, kus gaasi temperatuur on konstantne T=const, siis p1V1=p2V2 Isobaariliseks nimetatakse protsessi, kus gaasi rõhk on konstantne p=const, siis 21)Termodünaamika I seadus.Isoprotsessid Termodünaamika I seadus sätestab, et keha siseenergia saab muutuda tänu soojushulgale, mis saadakse
* peamised makroskoopilised parameetrid-ruumala, rõhk, temperatuur-suurusi saab mõõta *makroskoopilisi suurusi, mis üheselt iseloomustavad gaasi olekut, nim gaasi termodünaamiliseks parameetriks-kui vaadelda selle puhul mingi gaasi massi, siis V,p,T=const. *termodünaam. tasakaal- olek, mille puhul term.dünaam. parameetrid enam ei muutu, vt temp teemat *temperatuur-iseloomustab makrokeha kui süsteemi soojuslikku olekut ehk soojusastet.Termodünaamilise tasakaalu puhul on süsteemi kõigi osade temperatuur ühesugune. Temperatuuride erinevuse korral siirdub soojus kõrgema temperatuuriga osadelt madalama temperatuuriga osadele, kuni temperatuuride ühtlustumiseni. *Termodünaamiliseks süsteemiks nimetatakse reaalse või kujuteldava piirpinnaga piiritletud füüsikalist keha või kehade süsteemi, mis on termodünaamilise käsitluse aineks(elusorganism, planeet). Termodünaamilisi süsteeme on võimalik liigitada vastavalt sellele, millises vastastikmõjus ...
sõltuvuses rõhuga (P). P1 V2 P2 = V1 Charles’i seadus- muutumatul rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvused temperatuuriga. V1 V2 T1 = V1 Kombineerides Boyle ja Charles´i seadust, saame valemiga, millega on võimalik viia gaasi mahtu ühtedelt tingimustelt teistele. 0 PV T 0 V = T P0 Clapeyroni võrrand- seos rõhu, temperatuuri ja ruumala vahel kui gaasi on n mooli. PV =n R T , milles R on universaalne gaasikonstant, arvutatav järgneva valemiga PV =R T Gaasi suhteline tihedus- ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel. See on ühikuta suurus, mis näitab, mitu korda on antud gaas teisest raskem või kergem. Väljendatakse tavaliselt õhu suhtes (õhu molaarmass 29,0 g/mol). Kui kaaluda samadel tingimustel kindel maht õhku ja tundmatut gaasi, on võimalik leida selle tundmatu gaasi molaarmassi. m1 M 1 D= = m2 M 2 M gaas =Dõhk ×29
Pilet 10 1. Ideaalse gaasi olekuvõrrand Ideaalse gaasi olekuvõrrand ehk Clapeyroni-Mendelejevi võrrand on võrrand, mis seob ideaalse gaasi olekuparameetreid, kui see gaas on tasakaaluolekus [1] Ideaalse gaasi olekuvõrrandi võib esitada kujul pV=nRT kus p on gaasi rõhk, V on ruumala, n on gaasi hulk (moolides), T on absoluutne temperatuur ning R on universaalne gaasikonstant (=8.3145 J/mol/K). 2. Harmoonilise vvõnkumise energia Harmooniliste võnkumiste energia on võrdeline amplituudi ruuduga: E = 1/2 m 2A2 . Kui harmooniliselt võnkuva süsteemi hälve muutub ajas seaduse x = A cos t järgi, siis kiirusmuutub seaduse v = - A sin t järgi ja kiirendus seaduse a = - 2 A cos t järgi. 3. Ohmi seadus Vaata netist 4. Mis on helilaine Helilaine on aines levivad mehaanilised (aineosakeste paiknemise ning sellega seotult rõhu või sisepingete) võnkumised
molekulaarkineetilises teoorias kasutatav tegeliku (reaalse) gaasi mudel. ------Mille poolest erineb ideaalne gaas reaalsetest? Reaalsed gaasid käituvad ideaalsetena suurtel hõrendustel. Reaalsed gaasid käituvad ideaalsetena ainult kindlas temperatuuri vahemikus. ------Mida näitab Ideaalse gaasi olekuvõrrand? kus p on rõhk, V on ruumala, ν on gaasi hulk moolides, T on absoluutne temperatuur, R universaalne gaasikonstant (=8,3145 J/(mol·K)). ------Mis on Avogadro arv? Avogadro arv on aineosakeste (aatomite, molekulide või ioonide) arv ühes moolis ainehulgas (tähis on NA ja ligikaudne väärtus 6,0221415 × 1023 mol-1). ------Boyle'i - Mariotte'i seadus ------Gay - Lussac'i seadus ------Charles'i seadus ------Kuidas tekib aur? Alati on olemas kindel hulk molekule, mille kineetilisest energiast piisab vedeliku pinnalt väljumiseks.
TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL TALLINN COLLEGE OF ENGINEERING LABORATOORNE TÖÖ Heli kiirus Õppeaines: füüsika Transporditeaduskond Õpperühm: AT-11a Üliõpilased:Kaarel Kalm Marko Karlson Maksim Kaidalov Mario Kajasalu Juhendaja: P. Otsnik Tallinn 2008 Tööülesanne Heli lainepikkuse määramine õhus. Töövahendid Heligeneraator, valjuhääldi, mikrofon, ostsilloskoop. Töö teoreetilised alused Lainete levimisel keskonnas levimise kiirus võrdub: v = f kus v on lainete levimise kiirus, . -lainepikkus, f -sagedus. Teooria annab heli kiiruse jaoks gaasilises keskkonnas valemi RT v = µ kus = Cp/Cv on gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuste suhe, R -universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ), T -absoluutne temperatuur( °K) , µ -moolmass (ohu jaoks µ =29·10 3 kg/mol). Seega kui heli kiirus antud gaasis on m...
Kordamisküsimused kontrolltööks ,,Molekulaarfüüsika" 1. Loetle molekulaarkineetilise teooria kolm põhiseisukohta. Millist gaasi nimetatakse ideaalgaasiks? Kõik ained koosnevad molekulidest(aatomitest) Molekulid on pidevas liikumises(soojusliikumine) (lakkamatu ja korrapäratu liikumine) Kõik ained on omavahel vastastikmõkus. Ideaalgaas gaas, mille molekulidevaheline vastastikmõju puudub (vastastikmõju on nii nõrk, et me ei arvesta sellega) 2. Kuidas on määratletud aatommass, molekulmass, molaarmass, ainehulk 1 mool, Avogadro arv? Millised on nende suuruste mõõteühikute nimetused? Molaarmass on aine ühe moli mass. MX kg/mol Avogadro arv on ühes molis sisalduv aatomite arv. N A=6,02 x 10231/mol 1 mool on selline kogus ainet, mille mass grammides võrdub selle aine aatommassiga. Elemendi aatommassiks nim suhtelist suurust, mis leitakse jagades elemendi mol...
jaotuseks ehk Reaumuri kraadiks.°Re, vahel ka °R.Ideaalne gaas on tegeliku (reaalse) gaasi mudel, kus:molekulid loetakse punktmassideks;molekulide põrgetel anuma seinaga nende kiiruste väärtus ei muutu, muutub kiiruse suund; molekulide vahelist vastastikmõju ei arvestata.Ideaalse gaasi olekuvõrrand seob omavahel gaasi ruumala V (m3), rõhu p (Pa) ja temperatuuri T (K) kui gaasi mass m (kg) ei muutu (m=const); M on gaasi molaarmass (kg/mol) ja R on universaalne gaasikonstant (R = 8,31 J/(molK). Isoprotsess on gaasi üleminek ühest olekust teise nii, et üks kolmest olekuparameetrist (p,V,T) ei muutu. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mis käsitlevad ainet molekulaarsena(nt molekuli mass,ruumala,kiirus, kineetiline energia jne), makroparameetrid käsitlevad ainet pidevana, ei arvesta kehade molekulaarse ehitusega(nt aine mass, gaasi/vedeliku rõhk,ruumala,temp, tihedus jne) Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand väidab, et gaasi
Kordamisküsimused kontrolltööks „Molekulaarfüüsika“ 1. Loetle molekulaarkineetilise teooria kolm põhiseisukohta. Millist gaasi nimetatakse ideaalgaasiks? Kõik kehad koosnevad molekulidest Molekulid on pidevas kaootilises liikumises Kõikide kehade molekulid on seotud vastastikmõjuga Ideaalgaas on reaalse gaasi lihtsustatud mudel,(1)kus gaasimolekulid loetakse punktmassideks,(2)molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed ning (3) molekulide vahel puudub vastastikmõju. 2. Kuidas on määratletud aatommass, molekulmass, molaarmass, ainehulk 1 mool, Avogadro arv? Millised on nende suuruste mõõteühikute nimetused? Aatommass – ühe aatomi mass aatommassiühikutes – ühik 1/12 süsiniku aatomi C12 massist Molekulmass – ühe molekuli mass aatommassiühikustes – ühik Molaarmass - ühe mooli aine mass...
t12=32,1-9,293=22,807 T=t1+273,15 T1=23,749+273,15=296 ,9 T2=22,807+273,15=295 ,96 Vo1=0,270*0,01*103488,6*0,307/296,9=0,289 m³ Vo2=0,270*0,01*103527,8*0,558/295,96=0,52 7m³ Erisoojus: C'pm=Q/Vo(t2-t1) C'pm1=2,4/(0,289*4,951)=1,677 kJ/m³K C'pm2=4,8/(0,527*9,293)=0,98 kJ/m³K Keskmine isobaarne masserisoojus: o=1,29 kg/m³ Cpm=C'pm/ Cpm1=1,677/1,29=1,3 kJ/kgK Cpm2=0,98/1,29=0,76 kJ/kgK Seos isohoorse kJ(kgK) ja isobaarse kJ/(m³K) erisoojuse vahel (Mayeri võrrandist): õhu gaasikonstant *R=8314 R=8314/28,93=0,287 kJ/(kg*K) R=0,372 kJ/(m³*K) Cvm=Cpm-R CVm1=1,3-0,372=0,928 kJ/ (kg*K) Cvm2=0,76-0,372=0,388 kJ/ (kg*K) C'vm=C'pm-R C'vm1=1,677-0,372=1,305 kJ/ (kg*K) C'vm2=0,98-0,372=0,608 kJ/ (kg*K) k=Cpm/Cvm k1=1,3/0,928=1,4 k2=0,76/0,388=1,9 4. Järeldus: Tulemused, mis sain katseandmete töötlemisel, on üpris rahuldavad. Katsetulemused võib lugeda täpsemaks 5 vatise soojendamisvõimsuse korral, kui 10 vatise võimsusega soojendades
Vm = 22,4 dm3/mol Normaaltingimused Temperatuur 00C so 273 Kelvinit ja rõhk 101325 paskaali = 760 mm Hg sammast = 1 atm N osakeste arv NA Avogadro arv so osakeste arv 1 moolis aines NA =6,02*1023 1/mol Z elektrolüüsi elementaaraktist osalevate elektronide arv , katoodil =ioonilaeng F Farady arv - 1 molelektronide kogulaengu absoluutväärtusF = 96500 C/mol C = kulon = amper*sekund R universaalne gaasikonstant R=8,31 J/mol*K = p0Vm/T0 =0,082 atm*dm3/mol*K I voolutugevusAmprites Ülesandeid võib muidugi mitut moodi lahendada. Kasulik on 4-ja astmeline tegutsemisjärjekord (võite sellist eeskirja ka algoritmiks sõimata) 1. Kirjutame välja andmed ja fikseerime otsitavad suurused 2. Valime sobivad matemaatilised seosed ja avaldame otsitavad suurused 3. Täiendame andmeid füüsikaliste konstantide, molaarmasside ja muu taolisega 4. teostame arvutused (ka ühikutega) Näide 1
Teooria annab heli kiiruse jaoks gaasilises keskkonnas valemi (2) RT = µ Cp kus = Cv on gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuste suhe, R - universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/kmol ), T - absoluutne temperatuur( °K), - moolmass (ohu jaoks =29·10 3 kg/mol). Seega kui heli kiirus antud gaasis on määratud,voib c arvutada valemi järgi (3) µv 2 = RT
Teooria annab heli kiiruse jaoks gaasilises keskkonnas valemi v= xRT (2) Cp x= kus Cv (3) on gaasi isobaarilise ja isokoorilise moolsoojuste suhe, R - universaalne gaasikonstant 3 ( R = 8,31 J/kmol ), T - absoluutne temperatuur( °K) , µ - moolmass (hu jaoks µ =29·10 kg/mol). Seega kui heli kiirus antud gaasis on määratud,vib x arvutada valemi järgi 2 v x= (4)
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
