m0 v 2 3 U = NE k = N = kTN Ideaalse gaasi siseenergia ei sõltub ainult temperatuurist ning ei sõltu gaasi 2 2 ruumalast ega rõhust. 2. Kirjuta energia jäävuse seaduse üldine sõnastus. Energia ei teki ega kao, ta võib vaid muunduda ühest liigist teise ning kanduda ühelt kehalt teisele. 3. Tuletada ideaalse gaasi poolt tehtava töö seos gaasi ruumala isobaarilisel muutumisel. Gaas saab teha tööd siseenergia arvelt. Olgu kolvis oleva gaasi rõhk p ning selle ristlõikepindala S. Leiame mehaanilise töö gaasi paisumisel.Eeldame, et tegu on isobaarilise protsessiga. Ag = F s cos F p = F = p S Ag = p s ( h 2 - h 2 ) Ag = p V S s = h2 - h2 Avj =-Ag ; Avj = Ag 4. Põhjenda, millal teeb gaas a) Positiivset tööd
konstant, J/K) · Ideaalse gaasi olekuvõrrand antud gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline absoluutse temeperatuuriga. pV = (m / ) RT. Seoseid: m / = ; R = NAk. Isoprotsessid: 1) Boyle'i Mariotte'i seadus: isotermsel protsessil antud gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on jääv. T = const. pV = const., seega kogu soojus läheb tööks (Q = A). Graafikuks hüperbool. 2) Gay Lussaci seadus: isobaarilisel protsessil antud gaasikoguse ruumala ja temperatuuri suhe on jääv. p = const. V / T = const. Graafikuks sirge. 3) Charles'i seadus: isohoorilisel protsessil antud gaasikoguse rõhu ja temperatuuri suhte on jääv. V = const. p / T = const., seega kogu soojus läheb siseenergia muutmiseks (Q = U). Graafikuks sirge. 4) Adiabaatiline protsess: selline protsess, mille käigus ei toimu soojusvahetust väliskeskkonnaga. Q = 0. Töö tegemine võimalik vaid siseenergia arvelt
I Versioon 1.Vee erisoojus on 4200 J/kg*K. Mida see tähendab? Vee erisoojus on umbes 4200 J / kg K, ehk ühe kilogrammi vee soojendamiseks ühe Kalvini võrra kulub 4,2 kilodzauli. 2.Isobaariline protsess. Graafik. Isobaariline protsess on isoprotsess, mis toimub jääval rõhul. Et isobaarilisel protsessil on p - const, siis pärast selle suurusega taandamist omandab valem kuju:V1/V2=T1/T2 3.Tuletada Kurvi sisenemise max kiirus. 4.Defineerida jõu põhiühik ja anda selle ligikaudne väärtus. Jõu ühikuks on njuuton. (N)1 njuuton on jõud, mis annab ühe kilogrammise massiga kehale kiirenduse üks meeter sekundis sekundi kohta. 5.Tuletada kiiruse valemid , kui a=const . 6.Potensiaalse energia jäävusseadus.
molekulaarset ehitust. Nendeks on ruumala, rõhk ja temperatuur. Olekuvõrrand- võrrand mis väljendab temperatuuri, ruumala ja rõhu vahelist sõltuvust. m pV = RT p-rõhk (Pa), v-ruumala ( m 3 ), m-mass (kg), molaarmass M (kg/mol), R-gaasi universaal konstant, T-absoluutne temp (K) R- on arvuliselt tööga, mida teeb 1mol gaasi isobaarilisel paisumisel kui temperatuur tõuseb 1K võrra. Ainehulk- antud keha molekulide arvu ja 0,012kg süsiniku aatomite arvu suhe. N ν= ν −ainehulk , N-osakeste arv N a -6,02x 1023 mol−1 Na Molaarmass- 1 mooli ainemass M= m0 N A M- molaarmass ( kg/mol), m0 -1 molekuli mass ( kg ), NA - 23 −1 6,02x 10 mol Keha mass M=m0N = m0 ν NA = ν M m ν= M
Kuidas on seotud molekulide keskmine kineetliline energia ja temperatuur? 9.Baltzmani konstant näitab kui palju muutub molekuli keskmise kineetilise energia kui temperatuur tõuseb ühe kraadi võrra. 10ideaalse gaasi olekuvõrrandid: saab 3 oleku parameetrit mikroparameetritega p,V,T *R =nüü(µ)*R 11.isoprotsessid: Ideaalse gaasi oleku muutused, kus üks olekuparameeter jääb konstantseks. I Rõhk ei muutu p=konstantne Isopaariline protsess Isobaarilisel protsessil on ideaalse gaasi ruumala võrdeline absoluutse temperatuuriga. II V=ruumala isobaariline protsess Isobaariline protsess on ideaalse gaasi rõhk võrdeline absoluutse temperatuuriga. III T=konstant isotermiline protses- temperatuuri soojus Jäävad temperatuur, Ideaalse gaasi rõhk pöördvõrdeline ruumalaga 12. Joonista isebaarid VT teljestikus ja PV teljestikus
97. Mis on vabadusastmed ideaalse gaasi molekulidele rakendatuna? 98. Teades ühe vabadusastme kohta tulevat energiat, andke ideaalse gaasi siseenergia valem. 99. Milline on termodünaamika I seadus? Valem ja tähiste seletused. 100. Lähtudes töö valemist, tuletage gaasi töö valem. 101. Mis on soojusmahtuvus, erisoojus, moolsoojus? Valemid. 102. Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 104. Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. 105. Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites? 106. Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess? 107. Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega. 108
Siseenergiat saab muuta töö ja soojusülekande kaudu. * Suurendades tööd (keha teeb ise tööd) *Vähendades tööd (välisjõud teevad tööd) *Vähendada temperatuuri *Suurendada temperatuuri Siseenergia muut võrdub välisjõudude töö ja kehale üle kantud soojushulga summaga. -Soojushulk ning selle arvutamine 1) Temperatuuri muutmisel ,kus on erisoojus 2) Sulamisel ,kus on sulamissoojus 3) Aurumisel ,kus L on aurustumissoojus -Gaasi töö arvutamine isobaarilisel protsessil -Termodünaamika I seadus Termodünaamika I seadus sätestab, et keha siseenergia (U) saab muuta tänu soojushulgale (Q), mis vahetatakse väliskeskonnaga ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu. Seaduse rakendamine isoprotsessidele 1) Isotermilises protsessis , kus Kehale antud soojushulk läheb täielikult tööks 2) Isobaarilises protsessis 3) Isohoorilises protsessis, kus
seadused sõnaliselt, valemitena ja graafiliselt. Isoprotsess- selline gaasiga toimuv protsess, mille käigus üks oleku parameetritest jääb muutumatuks. Protsess- gaasi oleku muutus(gaasiga toimuv protsess) Isotermiline- antud gaasikogusega toimuval isotermilisel protsessil on gaasi rõhu ja ruumala korrutis jääv (pöördvõrdeline sõltuvus ruumala ja rõhu vahel) (T const) Isobaariline- antud gaasikogusega toimuval isobaarilisel protsessil on gaasi ruumala ja temperatuuri suhe jääv. ( p const.) Isokooriline- antud gaasikogusega toimuval iskoorilisel protsessil on gaasi poolt avaldatud rõhu ja temperatuuri suhe jääv (V const) 9. Esita ideaalgaasi olekuvõrrand, mis on isoprotsesse kirjaldavate võrrandite üldistus. Ideaalgaasi olekuvõrrand on PV=zRT P-rõhk V-ruumala z-ainehulk R- universaalne gaasikonstant T-temperatuur
Kuna kiiruse suund muutub siis eksisteerib sellisel liikumisel ka kiirendus: 10. Mis on termodünaamika? Teooria mida kasutatakse soojusnähtuste kirjeldamiseks. Kasutatakse makroparameetreid: Rõhk, ruumala, temperatuur, soojushulk jne. 11. Kolm gaaside seadust. 1) Boyle-Mariotte'I seadus: Isotermilised protsessid on antud gaasihulga rõhus ja ruumala korrrutis jäävsuurus Isotermiline protsess on jäävalt temperatuurile toimuv protsess. 2) Gay-Lussacy seadus: Isobaarilisel protsessil on antud gaasihulga, ruumala võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. Isobaariline on selline protsess, mis toimub jääval rõhul(Ruumala võib kasvada). 3) Charlesi seadus: Jääval ruumalal on antud gaasihulga rõhk võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. 12. Ideaalse gaasi oleku võrrandi tuletamine? ?????????? 13. Soojusmasinad(Termodünaamika I ja II seadus). Soojusmasinad-Masinad mis teevad tööd soojuse arvel.
soojusülekande korral. Suletud süsteemis soojusülekande protsessis on soojema keha poolt ära antav soojushulk alati sama suur kui külmema poolt saadav ehk : Q 1+Q2Q3 =0 8. Sõnasta termodünaamika I seadus. Süsteemi siseenergia muutus on võrdne süsteemile antava soojushula Q ja süsteemi poolt välisjõudude ületamiseks tehtava töö A vahega. 9. Millistest füüsikalistest suurustest ja kuidas sõltub gaasi poolt isobaarilisel paisumisel tehtav töö? Süsteemi siseenergia muutus on võrdne süsteemile antava soojushula Q ja süsteemi poolt välisjõudude ületamiseks tehtava töö A vahega. 10.Mis toimub gaasi ruumalaga siis kui gaas teeb tööd? Paisub. 11.Mis toimub gaasi ruumalaga siis kui gaasiga tehakse tööd? Väheneb. 12.Millistel tingimustel gaasi siseenergia kasvab? Temale antakse soojusülekandel soojushulk ja teda surutakse kokku. 13.Millistel tingimustel gaasi siseenergia kahaneb?
10. Hääle kiirus õhus oleneb õhutemperatuurist, õhurõhust. Mida kõrgem on temperatuur, seda kiirem on hääl. Mida kõrgem on rõhk seda kiirem on hääl. 11. Erisoojus cp keha soojusmahtuvus jääval rõhul gaasi soojendamisel hoitakse rõhk const. J/ (kg*K) Erisoojus cv keha soojusmahtuvus jääval ruumalal gaasi soojendamisel ei lasta sel paisuda J/(kg*K) Aine moolsoojus on ühe mooli selle aine soojusmahtuvus. Gaasi moolsoojus isobaarilisel protsessil Cp on suurem moolsoojusest isokoorilisel protsessil CV , sest isobaarilise protsessi käigus tuleb gaasi paisumisel teha tööd. 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)
10. Sõnasta soojusliku tasakaalu tingimus suletud süsteemis soojusülekande korral. Suletud süsteemis soojusülekande protsessis on soojema keha poolt ära antav soojushulk alati sama suur kui külmema poolt saadav ehk : Q1+Q2Q3 =0 11. Sõnasta termodünaamika I seadus Süsteemi siseenergia muutus on võrdne süsteemile antava soojushula Q ja süsteemi poolt välisjõudude ületamiseks tehtava töö A vahega. 12. Millistest füüsikalistest suurustest ja kuidas sõltub gaasi poolt isobaarilisel paisumisel tehtav töö? Gaasi temperatuur on võrdeline ruumala, seega gaasi temperatuuri suurenemisel (siseenergia suurenemisel) gaas paisub. Paisumisel teeb gaas aga tööd. Gaasile antav soojus jaguneb siseenergia suurenemise T ja töö V vahel. 13. Mis toimub gaasi ruumalaga siis kui gaas teeb tööd? Paisub 14. Mis toimub gaasi ruumalaga siis kui gaasiga tehakse tööd? Väheneb 15. Millistel tingimustel gaasi siseenergia kasvab?
Valemid. Soojusmahtuvus on soojushulk, mis on vaja anda kehale, et selle temperatuur tõuseks 1K võrra. Erisoojus on soojushulk, mis on vaja anda massiühikule ainele, et tõsta selle temperatuuri 1K võtta. Moolsoojus on ühe mooli soojendamiseks 1K võrra kulunud soojushulk. 102. Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. dQ = CV dT dQ = dU + dA 103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 104. Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. See on protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta süsteemi ja väliskeskkonna vahel. pV=RT 105. Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites? Töö on esimeses protsessis positiivne, teises negatiivne. 106. Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja
tõstmisel jääb konstantseks. Erisoojus püsival rõhul cp ehk isobaariline erisoojus saadakse gaasi kuumutamisel püsival rõhul 56. Mayeri võrrand ja järeldused temast. cp=cv+R või cp-cv=R Mayeri võrrandist nähtub, et isobaariline erisoojus on alati suurem isohoorilisest erisoojusest, kuna gaasikonstant R>0. Ideaalse gaasi isohoorilisel kuumutamisel kulub soojus ainult siseenergia suurendamiseks, isobaarilisel kuumutamisel aga nii siseenergia suurendamiseks kui ka paisumistöö sooritamiseks Gaasi temperatuuri tõusul l kraadi võrra on siseenergia suurenemine mõlemal juhul sama. Isobaarilisel kuumutamisel aga lisaks siseenergia suurenemisele teeb keha ka mehaanilist tööd, millest tingituna isobaariline erisoojus osutubki isohoorilisest erisoojusest suuremaks Toomata ära gaaside molekulaar-kineetilisest teooria tõlgenduse, millest järeldub, et antud
tõstmisel jääb konstantseks. Erisoojus püsival rõhul cp ehk isobaariline erisoojus saadakse gaasi kuumutamisel püsival rõhul 57. Mayeri võrrand ja järeldused temast. cp=cv+R või cp-cv=R · Mayeri võrrandist nähtub, et isobaariline erisoojus on alati suurem isohoorilisest erisoojusest, kuna gaasikonstant R>0. · Ideaalse gaasi isohoorilisel kuumutamisel kulub soojus ainult siseenergia suurendamiseks, isobaarilisel kuumutamisel aga nii siseenergia suurendamiseks kui ka paisumistöö sooritamiseks · Gaasi temperatuuri tõusul l kraadi võrra on siseenergia suurenemine mõlemal juhul sama. Isobaarilisel kuumutamisel aga lisaks siseenergia suurenemisele teeb keha ka mehaanilist tööd, millest tingituna isobaariline erisoojus osutubki isohoorilisest erisoojusest suuremaks · Toomata ära gaaside molekulaar-kineetilisest teooria tõlgenduse, millest järeldub, et antud
Üldse räägitakse termodünaamikas mitte gaasist endast, vaid selle olekust, mõeldes viimase all olekuparameetrite väärtuste komplekti. Olekuparameetrite muutumist nimetame termodünaamikas protsessiks; kui see on väljendatav tasakaaluolekute ajalise järgnevusena, on protsess tasakaaluline. Gaasi universaalkonstant- gaasi universaalkonstant R on töö, mida teeb 1 mool gaasi isobaarilisel paisumisel kui temperatuur tõuseb 1K võrra. Absoluutne ja relatiivne niiskus- Suhteline ehk relatiivne niiskus on õhus leiduva veeauru koguse ja selles õhuosas samadel füüsikalistel tingimustel maksimaalselt sisalduda võiva veeauru koguse suhe.Relatiivset niiskust võib defineerida ka kui füüsikalist suurust, mis näitab, millise osa moodustab absoluutne niiskus sellest niiskusest, mis antud temperatuuril küllastaks.Suhtelist niiskust väljendatakse protsentides.
3)Temperatuur Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Mendelejevi-Clapeyroni võrrand)- võrrand, mis seob kõik kolm parameetrit. Isoprotsessid: · p= const isobaariline protsess · V= const isokooriline protsess · T= const - isotermiline protsess Boile'i-Mariotte'i protsess (isotermiline protsess)- Antud gaasi kogusega toimuval isotermilisel protsessil on gaasi rõhu ja ruumala korrutis jääv. pV= const Gay-Lussac'i seadus (isobaariline protsess)-Antud gaasi kogusega toimuval isobaarilisel protsessil on gaasi ruumala ja temperatuuri suhe jääv. Charles'i seadus (isokooriline protsess)- Antud gaasi kogusega toimuval isokoorilisel protsessil on gaasi rõhu ja temperatuuri suhe jääv. Samaaegsed mehhaanilised ja soojuslikud protsessid: 1)Keha soojendamiseks vajalik soojushulk (ühelt kehalt teisele üleantav soojushulk) 2)Siseenergia keha koostisesse kuuluvate aineosakeste soojusliikumise energia ja nende osakeste vastastikmõju potentsiaalse energia summa.
St, kütuse põlemisel vabanenud soojushulga arvelt tehkse tööd. Soojusmasinate töötamisel kandub soojus üle soojemalt kehalt külmemale. Osa soojust läheb kaduma, kuna ta soojendab ümbritsevaid kehi ja atmosfääri. Tihti on vaja pärast tööd gaasi või auru jahutada. Töö gaasi ruumala muutumisel. Kui gaas silindrid paisub jääva rõhu juures (isobaar), siis kolb liigub edasi 1 võrra ja gaasi poolt tehtud töö avaldub: A'=Fl=pSl=pV (p-rõhk, V-ruumala muut). St, isobaarilisel paisumisel töö võrdub rõhu graafiku vastava lõigu alla jääva ristküliku pidalaga. Sama on ka isobaari puhul. St et graafiku all oleva ala pindala määrab töö suuruse. Ringprotsess. 1. Gaasiga sooritatav ringtsükkel A B C D A A B selleks, et V=const (isokoor) puhul rõhk suureneks tuleb gaasi soojendada, st temp tõuseb. B C selleks, et gaas saaks paisuda p=const (isobaar) puhul tuleb gaasi soojendada, st temp tõuseb.
Mida suurem on süsteemi entroopia, seda suurem on juhuslike ümberpaigutuste arv ehk seda vähem „korrastatud“ on süsteem Entroopia vähendamiseks peab süsteemiväline jõud tegema tööd 10. Isoprotsessid Isotermiline protsess (T=const) Isobaariline protsess (p=const) Isohooriline protsess (V=const) Isohoorilise protsessi korral on ruumala konstantne, gaas ei paisu ja järelikult tööd ei tee Isobaarilisel protsessil, kus rõhk konstantne, kehtib valem: Isotermilisel protsessil, kus temperatuur konstantne, tuleb avaldada rõhk ruumala ja temperatuuri kaudu ning lahendada diferentsiaalvõrrand Adiabaatiline protsess Gaasides või vedelikes toimuvaid protsesse nimetatakse adiabaatilisteks juhul, kui ei toimu soojusvahetust ümbritseva keskkonnaga Ideaalse gaasi olekuvõrrand
103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid.
2.Termodünaamika I printsiip. Termodünaamika I seadus: Gaasi sisenergia muutub tehtud töö ja saadud soojushulga arvelt. Valem: U = A + Q. Kui tööd teeb gaas ise või toimub jahtumine, siis on mõlemad suurused negatiivsed, sest gaasi energia väheneb. Gaas teeb tööd paisumisel, ehk siis, kui muutub tema ruumala. Gaasi tööd saab arvutada valemist: A = pV, kus p - gaasi rõhk ja V - ruumala muutus. *Isohoorilisel protsessil kui ruumala ei muutu, gaas tööd ei tee. *Isobaarilisel protsessil kehtib ülaltoodud valem. *Isotermilisel protsessil, kui muutuvad nii ruumala kui rõhk, saab gaasi tööd arvutada graafikult isotermi alla jääva pindala arvutamisel ühikruudu meetodil. PILET11 Termodünaamika II printsiip. Termodünaamika II Kasulik töö tekib ringprotsessi siis, kui kokkusurumine toimub madalamal rõhul kui paisumine. Et aga väiksem rõhk antud ruumala juures tähendab madalamat temperatuuri, tuleb
temperatuuri ühe kraadi võrra. C = Q / T . Soojusmahtuvuse SI-ühikuks on J / K. Aine erisoojus c näitab, kui suur soojushulk tuleb anda selle aine ühikulise massiga kogusele, et tõsta tema temperatuuri ühe kraadi võrra. c = Q / (m T) . Erisoojuse SI-ühikuks on J / (kg . K) . Seega ülekantav soojushulk Q = c m T ja keha soojusmahtuvus C = c m. Aine moolsoojus on ühe mooli selle aine soojusmahtuvus. Gaasi moolsoojus isobaarilisel protsessil Cp on suurem moolsoojusest isohoorilisel protsessil CV , sest isobaarilise protsessi käigus tuleb gaasi paisumisel teha tööd. Moolsoojuste suhe k = Cp / CV on määratud gaasi molekuli vabadusastmete arvuga i kujul : k = (i + 2) / i . Gaasi töö paisumisel avaldib kujul A = p V. Diferentsiaalselt väike töö dA = p dV . Mehaanilise süsteemi vabadusastmete arvuks i nimetatakse süsteemi liikumist kirjeldavate sõltumatute koordinaatide arvu
temperatuuri ühe kraadi võrra. C = Q / T . Soojusmahtuvuse SI-ühikuks on J / K. Aine erisoojus c näitab, kui suur soojushulk tuleb anda selle aine ühikulise massiga kogusele, et tõsta tema temperatuuri ühe kraadi võrra. c = Q / (m T) . Erisoojuse SI-ühikuks on J / (kg . K) . Seega ülekantav soojushulk Q = c m T ja keha soojusmahtuvus C = c m. Aine moolsoojus on ühe mooli selle aine soojusmahtuvus. Gaasi moolsoojus isobaarilisel protsessil Cp on suurem moolsoojusest isohoorilisel protsessil CV , sest isobaarilise protsessi käigus tuleb gaasi paisumisel teha tööd. Moolsoojuste suhe k = Cp / CV on määratud gaasi molekuli vabadusastmete arvuga i kujul : k = (i + 2) / i . Gaasi töö paisumisel avaldib kujul A = p V. Diferentsiaalselt väike töö dA = p dV . Mehaanilise süsteemi vabadusastmete arvuks i nimetatakse süsteemi liikumist kirjeldavate sõltumatute koordinaatide arvu
101. Mis on soojusmahtuvus, erisoojus, moolsoojus? Valemid. Soojusmahtuvus on soojushulk, mis on vaja anda kehale, et selle temperatuur tõuseks 1K võrra. Erisoojus on soojushulk, mis on vaja anda massiühikule ainele, et tõsta selle temperatuuri 1K võrra. Moolsoojus on ühe mooli soojendamiseks 1K võrra kulunud soojushulk. 102. Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 104. Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. See on protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta süsteemi ja väliskeskkonna vahel. (Pilved, aevastus, plahvatusmootorid...) dQ = 0 105. Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites? 106. Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess?
printsiip Süsteemile juurdekantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks Q= U+A . 2. printsiip Soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale. Suletud süsteem püüab üle minna korrastatavalt olekult mittekorrastatule. Loodus püüab üle minna vähem tõenäolistelt olekutelt tõenäolisematele. (Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab.) Millest sõltub gaasi töö isobaarilisel protsessil? Valem A=p*V Juurdeantav soojushulk Q jaguneb paisumise töö A=p*V ja siseenergia muudu U vahel. Mis on soojusmasinad? Too näiteid Soojusmasin on masin, mis muudab soojust mehaaniliseks tööks. Nt: Watti aurumasin, gaasiturbiin Millised sõlmed on vajalikud, et soojusmasin töötaks? Nende osade ülesanded Soojendi kus toimub kütuse põlemine ja keha annab siseenergiat või soojushulga Q1 Jahutist mis saab süsteemilt siseenergiat e
· Isoprotsesse kirjeldavad võrrandid saadakse lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist: . · · · · · isotermiline protsess isobaariline protsess isohooriline protsess · 13. Gaaside moolsoojused. · Moolsoojus jääval ruumalal: soojushulk, mis kulub 1 mooli gaasi soojendamiseks 1K võrra jääval ruumalal. · Moolsoojus jääval rõhul: . · Gaasi universaalkonstant R töö, mida 1 mool gaasi teeb isobaarilisel paisumisel, kui seda soojendatakse 1K võrra. · 14. Pööratavad ja pööramatud protsessid. Entroopia. Termodünaamika II seadus. · Termodünaamika II seadus: isoleeritud süsteemi entroopia ei saa kahaneda. · Entroopia (S) ehk taandatud soojushulk soojushulk, mis tuleb ühe ülekandetemperatuuri kraadi kohta (). Mikroskoopilisest seisukohast iseloomustab entroopia süsteemi korrapärasust, samuti energia kvaliteeti.
Valemid Soojusmahtuvus on soojushulk, mis on vaja anda kehale, et selle temperatuur tõuseks 1K võrra. Erisoojus on soojushulk, mis on vaja anda massiühikule ainele, et tõsta selle temperatuuri 1K võrra. Moolsoojus on ühe mooli soojendamiseks 1K võrra kulunud soojushulk. 97) Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 98) Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 99) Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. See on protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta süsteemi ja väliskeskkonna vahel. pV=RT 100) Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites?
Seetõttu eristatakse kaht moolsoojust: Q=cmT c=dQ/dT a)Isohoorilisel protsessil on ruumala jääv, seega töö A=0 Cv=dQ/dT=dU/dT=(i/2)*R (Kus dU=(i/2)*R*dT) SEE ON SOOJUSHULK, MIS KULUB 1 MOOLI GAASI SOOJENDAMISEKS 1K VÕRRA JÄÄVAL RUUMALAL. Ehk moolsoojus jääval ruumalal ehk isohooriline molaarsoojus. b)Isobaarilisel protsessil on rõhk jääv. dA=pdV Cp=dQ/dT=(dU+dA)/dT=dU/dT+dA/dT=Cv+(pdV)/dT=... pV=RT =>V=RT/p asendame ja saame ...=Cv+(p*R*dT)/(p*dT)=Cv+R See on moolsoojus jääval rõhul. Universaalkonstant kompenseerib paisumisest tingitud jahtumist. Cp=Cv+R on tuntud Mayeri valemi nime all. GAASI UNIVERSAALKONSTANT R ON TÖÖ, MIDA 1 MOOL GAASI TEEB ISOBAARILISEL PAISUMISEL, KUI
Kaheaatomisel molekulil langeb üks nurkkiirusvektori komponent kokku ühe kiirusvektori komponendiga, mistõttu on sel 5 vabadusastet (kui n=1, siis i=3; kui n=2, siis i=5; kui , siis i=6). Isohooriline moolsoojus leitakse valemist: , isobaariline . Loeng 10 - Gaasi töö: seos olekuparameetrite muutumisega. : Isohoorilisel protsessil (ruumala konstantne) gaas tööd ei tee. Isobaarilisel protsessil (rõhk on konstant) . Isotermilisel protsessil (temperatuur konstantne) jõumasin ka termodünaamiline mootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Tsükli moodustavad kaks isobaari - katla rõhul toimuv paisumine ja kondensori rõhul (ligikaudu välisrõhk) toimuv "kokkusurumine", mis tegelikult tähendab ruumala vähendamist auru välja juhtimise teel. Lõigatud
Lahendus. Antud: T1 = 302 K Teeme algandmeid kajastava joonise. Ülesande tekstis oli gaasi temperatuur antud Celsiuse kraadides, mille teisendasime absoluutseks V2 = 0,9 V1 temperatuuriks (30 0 C = 302 K ), sest ideaalse gaasi olekuvõrrandis ja T2 = ? seega ka arvutustes tuleb kasutada absoluutset temperatuuri. Isobaarsel protsessil rõhk ei muutu p = const. Lähtudes ideaalse ideaalse gaasi olekuvõrrandist pV = N k T võime väita, et isobaarilisel protsessil muutub gaasi ruumala võrdeliselt tema temperatuuriga ehk teisiti väljendades: ruumala ja temperatuuri jagatis on jääv suurus V = const. T Sellest lähtudes võime gaasi alg- ja lõppoleku kohta kirjutada V1 V2 = , T1 T2 millest lõpptemperatuur V2 T1 T2 = . V1 Kuna V2 / V1 = 0,9 , siis arvutamine annab T2 = ( 0,9 303 ) K = 273 K . Vastus: gaasi tuleb isobaariliselt jahutada temperatuurini 273 K (0 0 C). Näidisülesanne 8
Erisoojus on soojushulk, mis on vaja anda massiühikule ainele, et tõsta selle temperatuuri 1K võtta. Moolsoojus on ühe mooli soojendamiseks 1K võrra kulunud soojushulk. 102. Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. Muutub rõhk, kui muuta gaasi temperatuuri. Et ruumala ei muutu, ei tee gaas tööd. Cv soojushulk, mis kulub ühe mooli soojendamisele 1K võrra jääval ruumalal. 103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. 104. Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. See on protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta süsteemi ja väliskeskkonna vahel. 105. Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites? 106. Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess?
[ ] 102. Kuidas leitakse töö isohoorilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. on ideaalse gaasi moolsoojus konstantsel ruumalal. Gaasi temperatuuri muutudes muutub rõhk. Kuna ruumala ei muu- tu, gaas tööd ei tee. Ideaalse gaasi moolsoojus konstantsel ruumalal on: [ ] 103. Kuidas leitakse töö isobaarilisel protsessil? Kasutage lähtepunktina alljärgnevaid seoseid. Termodünaamika I seaduse ja ideaalse gaasi olekuvõrrandi järgi: [ ] ( ) 104. Mis on adiabaatilise protsessi tunnus? Võrrand. Protsess toimub ilma soojusvahetuseta süsteemi ja väliskeskkonna vahel. Olgu 1 mool gaasi:
C = Q / T . Soojusmahtuvuse SI- ühikuks on J / K. Aine erisoojus c näitab, kui suur soojushulk tuleb anda selle aine ühikulise massiga kogusele, et tõsta tema temperatuuri ühe kraadi võrra. c = Q / (m T) . Erisoojuse 28 SI-ühikuks on J / (kg . K) . Seega ülekantav soojushulk Q = c m T ja keha soojusmahtuvus C = c m. Aine moolsoojus on ühe mooli selle aine soojusmahtuvus. Gaasi moolsoojus isobaarilisel protsessil Cp on suurem moolsoojusest isohoorilisel protsessil CV , sest isobaarilise protsessi käigus tuleb gaasi paisumisel teha tööd. Moolsoojuste suhe k = Cp / CV on määratud gaasi molekuli vabadusastmete arvuga i kujul : k = (i + 2) / i . Gaasi töö paisumisel avaldib kujul A = p V. Diferentsiaalselt väike töö dA = p dV . Mehaanilise süsteemi vabadusastmete arvuks i nimetatakse süsteemi liikumist kirjeldavate sõltumatute koordinaatide arvu
Kaheaatomisel molekulil langeb üks nurkkiirusvektori komponent kokku ühe kiirusvektori komponendiga, mistõttu on sel 5 vabadusastet (kui n=1, siis i=3; kui n=2, siis i=5; kui , siis i=6). Isohooriline moolsoojus leitakse valemist: , isobaariline . Loeng 10 · Gaasi töö: seos olekuparameetrite muutumisega. Isohoorilisel protsessil (ruumala konstantne) gaas tööd ei tee. Isobaarilisel protsessil (rõhk on konstant) . Isotermilisel protsessil (temperatuur konstantne) · Soojusmasinad: jõumasin, külmutusmasin, soojuspump. jõumasin ka termodünaamiline mootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Tsükli moodustavad kaks isobaari - katla rõhul toimuv paisumine ja kondensori rõhul (ligikaudu välisrõhk) toimuv "kokkusurumine",
elastsed kuulikesed. Isotermiliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei muutu gaasi temperatuur ja seega ka siseenergia. TD I printsiibi dQ = dU + p dV kohaselt on paisumine positiivse töö tegemisega (p dV > 0) siis võimalik vaid väljastpoolt saadava soojuse arvel (dQ > 0). Isotermilisel protsessil kehtib Boyle'- Mariotte'i seadus: kui T = const, siis p V = const. Isobaariliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei muutu gaasi rõhk. Isobaarilisel protsessil kehtib Gay- Lussac'i seadus: kui p = const, siis V / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb nii siseener- gia suurendamiseks kui tööks paisumisel. Isokooriliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi ruumala ei muutu. Isokoorilisel protsessil kehtib Charles'i seadus: kui V = const, siis p / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb ainult siseenergia suurendamiseks (paisumist ei ole, dV = 0)
elastsed kuulikesed. Isotermiliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei muutu gaasi temperatuur ja seega ka siseenergia. TD I printsiibi dQ = dU + p dV kohaselt on paisumine positiivse töö tegemisega (p dV > 0) siis võimalik vaid väljastpoolt saadava soojuse arvel (dQ > 0). Isotermilisel protsessil kehtib Boyle'- Mariotte'i seadus: kui T = const, siis p V = const. Isobaariliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei muutu gaasi rõhk. Isobaarilisel protsessil kehtib Gay- Lussac'i seadus: kui p = const, siis V / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb nii siseener- gia suurendamiseks kui tööks paisumisel. Isokooriliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi ruumala ei muutu. Isokoorilisel protsessil kehtib Charles'i seadus: kui V = const, siis p / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb ainult siseenergia suurendamiseks (paisumist ei ole, dV = 0)
TD I printsiibi dQ = dU + p dV kohaselt on paisumine positiivse töö tegemisega (p dV > 0) siis võimalik vaid väljastpoolt saadava soojuse arvel (dQ > 0). Isotermilisel protsessil kehtib Boyle'- Mariotte'i seadus: kui T = const, siis p V = const. 24 Isobaariliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei muutu gaasi rõhk. Isobaarilisel protsessil kehtib Gay- Lussac'i seadus: kui p = const, siis V / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb nii siseener- gia suurendamiseks kui tööks paisumisel. Isokooriliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi ruumala ei muutu. Isokoorilisel protsessil kehtib Charles'i seadus: kui V = const, siis p / T = const. Väljastpoolt saadav soojus dQ läheb ainult siseenergia suurendamiseks (paisumist ei ole, dV = 0)
on tuletatud kolmest parameetrist: õhk, ruumala, temperatuur, lisaks süsteemis olevate ainete hulk n. Ideaalse gaasi olekuvõrrandi järgi = Selle võib esitada kujul =const. Kui p1= p2=const, siis = . pV= nRT, kus p-gaasi rõhk, V-ruumala, T- absoluutne temperatuur, R-universaalne Sellest suhtest järeldub, et ruumala ja temp. gaasikonstant (=8,3145 J/mol/K), n gaasi on isobaarilisel protsessil võrdelises seoses. moolide arv ehk aine hulk. Võrdelisust iseloomustab Gay-Lussaci seaduse järgi seos V1= V0 T1 ja V2= V0 2.2. Isotermiline protsess. Selgituseks. Isoprotsessiks üldiseltmnimetatakse sellist oleku T2. Sama valem, siis kui temperatuur on Celsiuse kraadides: V= V0 (1+ T2). 2. Termodünaamika 2
See võrrand on tuntud Clapeyroni (17991864, Prantsusmaa) - Mendelejevi (18341907, Venemaa) võrrandi nime all. Olekuvõrrandist tulenevad võrrandid erijuhuliste protsesside jaoks, mil üks olekupara- meetritest jääb protsessi kestel konstantseks isoprotsesside jaoks. Isotermilisel protsessil, kui T = const, kehtib Boyle (16271691, Inglismaa) - Mariotte'i (16201684, Prantsusmaa) seadus: p V = const ; (5.9) isobaarilisel protsessil, kui p = const, kehtib Gay-Lussac'i (17781850, Prantsusmaa) seadus: V = const ; 5.10) T isohoorilisel protsessil, kui V = const, kehtib Charles'i (17461823, Prantsusmaa) seadus: 15 p
vabadusastete arv ehk kahekordne aatomite arv molekulis. 2. Isobaariline protsess. Gaasi poolt tehtav töö arvutatakse integraaliga 13 V2 V2 A pdV p dV pV2 V1 , V1 V1 (9.22) gaasi töö isobaarilisel protsessil võrdub gaasi ruumala muudu ja rõhu korrutisega. Et siis peab vastavalt valemile (9.14) muutuma ka gaasi temperatuur, võime Mendelejev-Clapeyroni võrrandit arvestades kirjutada töö arvutusvalemi kujul mR A T2 T1 . Seda kasutades arvutame soojushulga, mille gaas saab väljastpoolt. Termodünaamika esimese seaduse põhjal imR Q U A T2 T1 mR T2 T1 ,
Nagu mehaanikas tahkete kehade liikumisel, arvutatakse ka gaasi paisumisel tehtav töö integraalina, süsteemi alg- ja lõppolekust lähtudes. Neid olekuid seob olekuvõrrand. Kõige lihtsam on rehkendada nn. isoprotsesse, kus üks parameetritest on konstantne: 50 1. Isohoorilise protsessi korral on ruumala konstantne, gaas ei paisu ja järelikult tööd ei tee; 2. Isobaarilisel protsessil, kus rõhk konstantne, kehtib lihtne valem: 3. Isotermilisel protsessil, kus temperatuur konstantne, tuleb avaldada rõhk ruumala ja temperatuuri kaudu ning lahendada diferentsiaalvõrrand: Töö kui integraal: dA = p dV; kõvera alla jääv pindala saadakse lõpmata väikeste ristkülikute pindalade summana. Avaldame olekuvõrrandist: millest pärast integreerimist saame
annaabi.ee 
