Soojus läheb kuumemalt kehalt külmemale see protsess toimub siis kui on saabunud soojuslik tasakaal. Temp. mis on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga nim. absoluutseks energiaks. Eksisteeri madalam võimalik temp. mille juures molekulid seisavad. Isoprotsesside korral jääb mõni gaasimoleku parameetritest samaks. Tuntumad isoprotsessid on isabaariline, isotermiline, isohooriline. Isotermiline protsses(temp on jääb). Avastjad Boyle ja Mariotte`i seadus isotermilise protsessi korral on gaasi rõhu ja ruumala korrutis jääv. Isotermilise protsessi graafikut nim. isotermiks. Isobaarilise(P=const) protsessi korral on gaasi ruumalad ja absoluutse temp suhe jääv. Graafik=isobaarset. Isohooriline protsessi korral on gaasi rõhu ja absoluutse temp. suhe jääv.
Identifitseerge lähtevalemis olevad kiirused. 32. Millised on konservatiivsed jõud ja dissipatiivsed jõud? Andke ka valemid. Konservatiivsed jõud- Töö on null, näiteks gravitat5siooni jõud, elektrostaatilised jõud Dissipatiivne jõud- Töö on nullist erinev, näiteks takistusjõud 68. On antud sumbuva võnkumise võrrand. Ilmutage siit sumbuvustegur ja defineerige see. Mis on sumbuvuse logaritmiline dekrement? 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 1) Isotermiline protsess. T=const, m=const 41. Tuletage jõu ja potentsiaalse energia vaheline seos, lähtudes töö valemist.
(8,31 J/K*mol) ● V ruumala (m’3) ● v ainehulk (nüü, mol) ○ *normaaltingimused: ○ temp. = 0C ○ P = 760mmHg = 1 * 10’5Pa ● Millised on isoprotsessid ja kuidas neid eraldi nimetatakse? ○ Isoprotsessi käigus ei muutu keha üks olekuparameetritest. ○ Isotermilise protsessi käigus ei muutu temperatuur: (P1/P2)=(V2/V1) ○ Isobaarilise protsessi käigus ei muutu rõhk: (V1/V2)=(T1/T2) ○ Isokoorilise protsessi käigus ei muutu ruumala: (P1/P2)=(T1/T2)
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
80. Lähtudes sündmuse definitsioonist ja Galilei teisendustest, tuletage erirelatiivsusteooria koordinaatide teisendusvalemid.? 81. Lähtudes koordinaatide teisendusest, tuletada erirelatiivsusteooria aegade teisendusvalemid. 82. Mida uurib molekulaarfüüsika? Mida uurib termodünaamika? 85. Mis on aatommass, molekulmass, mool ja molaarmass? 86. Mis on ideaalne gaas? 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. 91. Lähtudes Maxwelli jaotusseadusest, leidke tõenäoseim kiirus. 92
Põhimõisted ja 1 seadus 1. Selgitage järgmisi keemilise termodünaamika põhimõisted :termodünaamiline süsteem, tasakaal,temperatuur. Kuidas on defineeritud absoluutne temperatuuriskaala? 2. Energia. Töö. Soojus. Seos nende vahel. Mis kujutab endast 3. Soojusmahtuvus. Cp ja Cv vaheline seos. Mis kujutab endast 4. Iseloomustage pööratavaid ja mittepööratavaid protsesse paisumise ja kokkusurumise näite abil. graafik 5. Töö, soojuse ja siseenergia arvutamine ideaalgaasile isotermilise, isokoorilise ja isobaarilise protsessi korral. Arvutus isotermiline 6. Tuletage avaldis S = f (q) ja tõestage, et entroopia on olekufunktsioon Entroopia tõestus. Valemid olemas tõesta lõppvalem. 7. Termokeemia. Reaktsiooni soojusefekti arvutamine. Hessi seadus. Soojusefekti sõltuvus temperatuurist. Kirchoffi seadus. 8. Entroopia pööratavates ja mittepööratavates protsessides. Spontaansete protsesside suund. 9. Absoluutse entroopia arvutamine Ei 10
keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga. Soojushulk: soojusülekandel üleantav energiahulk. Q=cmt Gaasi rõhk: on tingitud gaasimolekulide põrgetest vastu anuma seinu. Ideaalse gaasi olekuvõrrand: antud gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdne absoluutse temperatuuriga. (pV)/T=(m/M)R (m gaasi mass, M molaarmass, R gaasi universaalkonstant R=8,31 J/(molkK) Isoprotsessid: 1. Isotermilise protsessi käigus ei muutu gaasi temperatuur; 2. Isobaarilise protsessi käigus ei muutu gaasi rõhk. 3. Isohoorilise protsessi käigus ei muutu gaasi ruumala. Termodünaamika esimene seadus: süsteemi siseenergia muut on võrdne välisjõudude töö ja süsteeile antud soojushulga summaga. Soojusmasin: siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade. Soojusmasina kasutegur: näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast muundab masin kasulikuks tööks. =(Q1-Q2)/Q1=A/Q1.
iseloomustavate suurustega. Ideaalse gaasi siseenergia (U) on ideaalse gaasi massipunktide kineetiliste energiate summa: U=Ekin,i=NEkin=N3/2kT 2. Analüüsige isotermilist protsessi gaasilise süsteemi puhul. Kirjutage isotermi võrrand lähtudes gaasi olekuvõrrandist ja kujutage seda koordinaatides p ja V. Selgitage, kuidas saab kasutada energia jäävuse seadust ideaalse gaasi poolt isotermilise protsessi käigus tehtava töö ja vahetatud soojuse arvutamiseks. Arvutage isotermilise protsessi käigus tehtud töö 300 oK juures, kui süsteemi ruumala suurenes 67,2 liitrilt 89,6 liitrini (R=8,314 J K-1 mool-1). Mitme meetri kaugusele saab tehtud tööga transportida 1 kg massiga pommi, kui on teada, et selle transportimiseks 1 meetri kaugusele kulub 9,8 J? Isotermiline protsess, kui gaasi temperatuur ei muutu (Boyle'i - Mariotte'i seadus: pV = const ; kahe
Mida uurib termodünaamika? 85. Mis on aatommass, molekulmass, mool ja molaarmass? Mool on ainehulga mõõtühik 6.02e23 samasugust osakest 86. Mis on ideaalne gaas? Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda suurt hulka mikroosakesi ja ühitada neid makrosuurusteks mida saab mõõta (p,V,T ja tihedus). Molekulid ideaalses gaasis on ainepunktid ja kõik põrked on absoluutselt elastsed. 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Graafik p-T teljestikus ühtlaselt kasvav! 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. S
7). 38. Selgitage gaaside suhteliste molekulmasside määramist Avogadro sead use abil. 39*. Tuletage Mendelejev-Clapeyroni võrrand (9.11). Missugune on sel le kuju gaaside segu korral? 40+-. Kirjutage van der Waalsi võrrand koos selgitustega. Kirjeldage se lle saamist Mendelejev- Clapeyroni võrrandist. Kus : P rõhk N moolide arv a gaasi väärtus V gaasi ruumala b - elimineeritud maht ühe mooli kohta R Universaalne gaasikonstant T - temperatuur 41. Isotermilise protsessi definitsioon, võrrand, graafik, näide. Isotermiline protsess. Protsessi käigus ei muutu gaasi temperatuur. , kus p molekulide konsetratsioon Näide: gaasi aeglane kokkusurumine kolvi all silindris, mille seinad juhivad ideaalselt soojust. 42. Isobaarilise protsessi definitsioon, võrrand, graafik, näide. Isobaariline protsess. Protsessi käigus ei muutu gaasi rõhk.
Carnot tsükkel on idealiseeritud soojusmasina töötsükkel, mis koosneb kahest isotermaalsest ja kahest adiabaatilisest protsessist:Isotermaalne paisumine temperatuuril TH soojuse juurdeandmise tõttu adiabaatiline paisumine isotermaalne kokkusurumine temperatuuril T C (soojuse äraandmine). Adiabaatiline kokkusurumine. Carnot tsükkel vastab teoreetiliselt maksimaalse kasuteguriga soojusmasinale, kuid praktikas ei saa sellisetsükliga soojusmasinat ehitada, sest soojuse ülekanne isotermilise protsessi käigus on liiga aeglane. Põhimõtet seletades: Soojuselektrijaamas soojusenergiat kandev keha (veeaur-vesi) ringleb energiamuundusprotsessis katla turbiini - aurukondensaatori, - katla vahel ja osaleb sellega termodünaamilises ringprotsessis. Soojusenergia täielik muundamine mehaaniliseks energiaks selles protsessis võimalik ei ole. Protsessi antakse katlas energiat juurde koldes põlemisel tekkiva soojusenergia
gm V1 := 100L T := 0C P1 := 30atm ρ := 0.00142 Pnorm := 1atm 3 cm Ideaalse gaasi seaduse P⋅ V = n ⋅ R⋅ T järgi leiame gaasi ruumala normaalrõhul. Kuna meil on gaas normaaltemperatuuril, siis asendame ideaalse gaasi võrrandi lihtsustatud isotermilise võrrandiga: P⋅ V = const Siit leiame konstandi väärtuse: 3 P1 ⋅ V1 = 3 × 10 atm ⋅ L Siit leiame gaasi ruumala normaalsel rõhul: P1 ⋅ V1 3 Vnorm := = 3 × 10 L Pnorm Leiame massi: mass := ρ⋅ Vnorm = 4.26 kg
Üleslükkejõud võrdub keha poolt välja tõrjutud vedeliku või gaasi kaaluga ja on jõud mis surub vedelikku või gaasi asetatud keha üles. nt pall vee alla. 26. Mahuline veeväljasurve on võrdne laeva veealuse osa ruumalaga ning väljendatakse ruumalaühikutes. Kaaluline koguveeväljasurve võrdub laeva ja tema lasti kogumassiga, väljendatuna massiühikutes. 27. Isoprotsessi käigus ei muutu üks olekuparameetritest ja vastav parameeter taandub gaasi olekuvõrrandist välja. Isotermilise protsessi käigus ei muutu temperatuur. Isobaarilise protsessi käigus ei muutu rõhk a=pdeltaV. Isohoorilise protsessi käigus ei muutu ruumala, gaas ei paisu ja järelikult tööd ei tee. 28. Iga aine võib olla kolmes olekus: gaasilises, vedelas või tahkes. Neid nimetatakse ka aine agregaatolekuteks -Tahke oleku korral sooritavad aine molekulid ja aatomid vaid väikesi võnkumisi tasakaaluoleku ümber. Kristallides moodustavad need asendid perioodilise kristallivõre
- jaotuse tõenäoseim kiirus on vt = 2kT m 0 .Baromeetriline valem p = p 0e kT , kus p 0 on rõhk nullnivool ja p rõhk kõrgusel h . Ideaalse gaasi siseenergia U = iRT / 2 V2 sõltub ainult temperatuurist. Ideaalse gaasi töö A12 = pdV , mis isotermilise protsessi V1 V2 korral võtab kuju A12 = RT ln ja isobaarilise korral A12 = pV . Termodünaamika I V1 seadus: süsteemile antud (võetud) soojushulk on võrdne süsteemi siseenergia muudu ja töö summaga Q = U + A12 . Adiabaatilise protsessi võrrand on pV = const , kus = C p C V .Moolsoojuste kaudu jääval rõhul ja ruumalal saame leida Q = C p T kui
poolt tehtud töö algebralise vahega. 8. Termodünaamika I printsiibist tulenevad järeldused (ka tuletuskäik ning põhjendused) · Isohoorilisel protsessil V = const U = Q - Ag Ag = 0 ; U = Q Ag = p V Ag = 0 Isohoorilise protsessi korral kulub gaasile antav/ära võetav soojushulk selle siseenergia muutmiseks. · Isotermilisel protsessil T = const U = Q - Ag 3 U = 0; Q = Ag U = 2 kTN U= 0 Isotermilise protsessi korral kulub gaasile antav soojushulk selle poolt tehtavaks tööks. · Isobaarilisel protsessil Isobaarilise protsessi korral kulub soojushulga muutus nii süsteemi siseenergia muutuseks kui ka gaasi poolt tehtavaks tööks, kuna soojushulga muutus ei sõltu süsteemi rõhust. Q = U + Ag · Adiabaatilisel protsessil Q = U + Ag Ag -= U Q= 0
On võimalk ka olukord kus süsteem mehhaanilist tööd ei tee. (V=const.) ja kogu saadud soojushulk kulub siseenergia muuduks. See tähendab, juhul kui dA=0 siis dU=dQ 3.1.3. Ideaalse gaasi olekuvõrrand: m-gaasi mass M- gaasi molaarmass R- universaalne gaasikonstant (R= 8,31 J/K*mol ) Või p- gaasi rõhk, V- Gaasi ruumala, T- Gaasi temperatuur, p, V, T on gaasi olekuparameetrid 3.1.4. Isotermiline protsess: Isotermilise protsessi puhul viiakse gaas ühest olekust teise jääval temperatuuril. T=const, pV=const. Kui tegemist on gaasi kahe järjestikuse olekuga, siis isotermilise protsessi puhul rõhkude ja ruumalade suhted on pöördvõrdelised. p1V1=p2V2; p1/p2=V2/V1 Muutumatu gaasi hulga ja koostise puhul on temperatuuridele vastavad isotermid omavahel paralleelsed pöördvõrdelise sõltuvuse kõverad, kui
Molaarmass on 1 mooli aine mass kilogrammides 86. Mis on ideaalne gaas? Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda suurt hulka mikroosakesi(molekule) ja ühitada nad makrosuurusteks mida saab mõõta. (p,V,T ja ka tihedus . Mõõteriistad selleks on manomeeter, joonlaud, termomeeter, kaalud) 1) Molekulid on kui ainepunktid. 2) Põrked omavahel ja anuma seintega absoluutselt elastsed. 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 1) Isotermiline protsess. T=const, m=const 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teoooria põhivõrrand. 91. Lähtudes Maxwelli jaotusseadusest, leidke tõenäoseim kiirus. 92
mittepöörduvate protsesside korral, entroopia kasvu seadus. · Entroopia on suurus, mis sõltub vaid süsteemi olekust, sõltumata sellest, kuidas antud olek saavutati. · Avaldised pöörduvate ja mittepöörduvate protsesside korral. · Entroopia kasvu seadus väljendab isoleeritud süsteemi püüdu korrapäratuse poole. 21. Entroopia leidmine isotermilistes protsessides ja temperatuuri muutumisel · Isotermilise paisumise entroopiamuudu saab arvutada ka rõhu muutuse kaudu, kasutades eelmist valemit ning Boyle'i seadust (PV = const): · Konstantsel temperatuuril saab süsteemi entroopiamuutu S arvutada valemist: 22. Entroopia III seadus, absoluutse entroopia arvutamine standardtingimustes · Korrapärase kristallistruktuuriga puhta aine entroopia absoluutsel nulltemperatuuril on võrdne nulliga. · Standardsed molaarsed entroopiad:
potentsiaal, ka vabaenergia) on defineeritud järgnevalt: F U - TS (4.1) Gibbsi energia (ehk Gibbsi vaba energia või isobaarilis- isotermiline potentsiaal) avaldub teiste termodünaamiliste funktsioonide kaudu järgnevalt: G H - TS U + PV - TS F + PV (4.2) Funktsiooni F vähenemine FT = U - TS on võrdne süsteemi poolt isotermilises pöörduvas protsessis sooritatud maksimaalse tööga: - FT = wmax (4.3) Seevastu funktsiooni G vähenemine võrdub pöörduva isobaarilise-isotermilise protsessi maksimaalse kasuliku tööga. See on kogu töö, millest on lahutatud töö välisrõhu vastu. Gibbsi energia G annab tasakaalu kriteeriumid konstantse rõhu ja temperatuuri juures, Helmholtzi energia F aga konstantsel mahul ja temperatuuril. 3. Tasakaal faaside üleminekul (Clapeyroni-Clausiuse võrrand). Tasakaal kahe faasi vahel on võimalik, kui sama ainehulga vabaenergiad kokkupuutuvates faasides on võrdsed
kui aatomeid 12 grammis süsiniku isotoobis massiarvuga 12. Molaarmass on ühe mooli aineosakeste mass grammides. 81) Mis on ideaalne gaas? Ideaalseks gaasiks nimetatakse füüsikas ja füüsikalises keemias gaasi idealiseeritud matemaatilist mudelit, milles eeldatakse, et masspunktidena käsitatavad osakesed liiguvad korrapäratult, olles mõjutatud ainult omavahelistest põrgetest ja põrgetest seinaga. 82) Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. T=const, m=const 83) Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. V = const, m = const 84) Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. P = const, m = const 85) Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teoooria põhivõrrand
Iso protsessid. Gaaside ülemineku protsesse ühelt olekult teise, mille puhul üks parameetritest jääb muutumatuks nimetatakse iso protsessideks. Isotermiline protsess. Jääval temperatuuril toimuvat protsessi nimetatakse isotermiliseks protsessiks. Selle protsessi kohta käiv protsess on avastatud katseliselt R. Boyle (1660) ja E. Mariotte (1676) poolt. Jääval temperatuuril on antud gaasi koguse rõhu ja ruumala korrutis jääv suurus. P 1V1=P2V2. Isotermilise protsessi graafikut nimetatakse isotermiks. T 3 >T2 >T1. Isotermilise protsessi puhul on gaasi tihedus ja rõhk võrdelises sõltuvuses 1/ 2=P1/P2. Ülesanded. 1. Sportlane tõstab 0,15 tonnise massiga kangi põrandalt 1800 mm kõrgusele 0,2 sekundiga. Leida võimsus. 2. Suusataja massiga 0,6 tsentrit liugles vabalt alla 15 meetri kõrguselt. Kui palju mehaanilist energiat muutus siseenergiaks? 3
Soojus ei levi iseenesest külmast kohast kuuma kohta. Entroopia mängib osa ka keemilistes reaktsioonides. Paljud reaktsioonid suurendavad entroopiat, muutes keemilise energia soojuseks, mis kandub ümbruskonda laiali. Mõnede reaktsioonide korral vabanevad gaasid, mis on vedelikest või tahketest kehadest vähem korrapärased. 23. Arvutage entroopiamuut pöörduval soojusülekandel. - S=nRlnP1/P2 24. Leidke ideaalgaasi isotermilise paisumise või kokkusurumise entroopiamuut. - S=nRlnV2/V1(T2/T1) 25. Arvutage faasiülemineku standardne entroopiamuut. - Saur=Haur/Tkeem 26. Sõnastage termodünaamika III seadus ja selgitage sellest seadusest tulenevaid järeldusi. - Termodünaamika kolmas seadus ütleb, et on olemas minimaalne temperatuur, mida nimetatakse absoluutseks nulliks. Sellel temperatuuril on ainel minimaalne võimalik soojusenergia ja ta ei saa muutuda külmemaks. Absoluutse nullini on võimatu jõuda, sest
ja segab sisenenud värske õhu ruumi- õhuga. Sel teel saadakse kogu ruumi ulatuses enam-vähem ühtlane siseklii- ma. Õhujoasüsteem on sobiv sellises ruumis, kus ei eritu märgatavalt saasteaineid. Joonis 5.10. Isotermilise (ruumiõhu ja õhujoa Tavaliselt suunatakse õhk ruumi laest temperatuurid on võrdsed) õhujoa levimine ja sileda lae korral liibub õhuvool ruumis [6] vastu lage ning jõuab päris kaugele, 78 Joonis 5.11. Õhujoa liikumise skeem ruumis ja joa temperatuurid ∆θ ruumiõhu temperatuuri suhtes ning kiirused eri punktides, kui joa kiirus on sisenemisel
p1V1 ϰ ϰ =p2V2 (adiabaatiline võrrand) ϰ- kapa ϰ= ,Q=0 A=-i/2 m/μ RΔT TV ϰ-1=consT. pV ϰ=consT. Joonis. Adiabaatilisel protsessil muutb rõhk ruumala muutudes kiiremini kui isotermilisel protsessil. Isotermilisel jääb temp. Muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele pisumisel langeb adiabaatisel ka tamp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p adiabaat isoterm 0 V 35. Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. Ringprotsess, A, η (kasutegur), joonis (pV tasand, ruut või ring) kasutegur – valem p 0
Molaarmass on 1 mooli aine mass grammides. Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda suurt hulka mikroosakesi (molekule) ja ühitada nad makrosuurusteks, mida saab mõõta. Molekulid loetakse ainepunktideks ning nende põrked omavahel ja mahuti seintega loetakse absoluutselt elastseks (energiat ei kao). 41. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 42. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Absoluutse nulli juures ideaalse gaasi rõhk on null.
p1V1 ϰ =p2V2ϰ (adiabaatiline võrrand) ϰ- c p i+2 kapa ϰ= c v = i ,Q=0 A= Δu =-i/2 m/μ RΔT TV ϰ-1=consT. pV ϰ=consT. Joonis. Adiabaatilisel protsessil muutb rõhk ruumala muutudes kiiremini kui isotermilisel protsessil. Isotermilisel jääb temp. muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele paisumisel langeb adiabaatisel ka temp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p adiabaat isoterm 0 V 34.Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. p 0 V Soojusmasin on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks.
Koherentsete lainete liitumisel tekib ajas ja ruumis püsiv häiritus, mida nim interferentsiks ehk võnkumiste tugevnemine või nõrgenemine. 39. Mis on lainete difraktsioon ja millise printsiibiga seda seletatakse? Tehke seletav joonis. 40. Mida uurib molekulaarfüüsika? Mida uurib termodünaamika? Mis on aatommass ja molekulmass? Mis on aatommass, molekulmass, mool ja molaarmass? Mis on ideaalne gaas? 41. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 42. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Graafik p-T teljestikus ühtlaselt kasvav! 43. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 44. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teoooria põhivõrrand. S
Kui gaas paisub mahust põhimõisted:termodünaamiline süsteem, vaakumisse siis x suureneb , q paisub, saabub tasakaal. tasakaal,temperatuur. 5. Töö, soojuse ja siseenergia arvutamine ideaalgaasile , kokkusurumisel: Kuidas on defineeritud absoluutne temperatuuriskaala? isotermilise, isokoorilise ja isobaarilise protsessi korral. Termodünaamiline süsteem süsteem eeldab et ta oleks V2 V1 piiritletud. Piiritletud ümbritsevast keskkonnast. Ainevahetus süsteemi ja ümbritseva keskkonna vahel ei toimu. Mehaaniline
seaduseks. Q –soojushulk, W-tehtud töö. Adiabaatilise protsessi korral kui ei toimu soojusvahetust Isohoorilise (jääval ruumalal toimuva ) protsessi korral tööd ei tehta. Isobaarilise (jääv rõhul toimuva) protsessi korral siseenergia ei muutu. Jääva rõhu korral on temperatuuri muut ja ruumala muut võrdelises sõltuvuses. Isobaariline protsess ei ole töö tegemiseks efektiivne, kuna pool juurde antavast energiast kulub tööks ja teine pool temperatuuri tõstmiseks. Isotermilise (jääval temperatuuril toimuva ) protsessi korral muutub kogu energia tööks. Tegelikult läheb osa energiast gaasi ruumala muutmiseks. Töö seisukohalt annab parima tulemuse isotermiliselt toimuv protsess. Kuna gaasi ei saa lasta lõpmatult paisude, peab kasutama tsüklilist protsessi. Tsüklilise protsessi graafik on kinnine kõver. Gaasi tuleb vahe peal jahutada ja kokku suruda. Sellist tsüklilist protsessi kasutatakse soojusmasinas. Termodünaamika II seadus
aatomeid 12 grammis süsiniku isotoobis massiarvuga 12. Mool on ainehulga mõõtühik 6.02e23 samasugust osakest Keemilise aine molaarmass on ühe mooli aine mass grammides. 86. Mis on ideaalne gaas? Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda suurt hulka mikroosakesi ja ühitada neid makrosuurusteks mida saab mõõta (p,V,T ja tihedus) 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. n ruumalaühikus olevate gaasimolekulide arv 91. Lähtudes Maxwelli jaotusseadusest, leidke tõenäoseim kiirus. 92
v ,Q=0 A= Δu =-i/2 m/μ RΔT TV ϰ-1=consT. pV ϰ=consT. Joonis. Adiabaatilisel protsessil muutub rõhk ruumala muutudes kiiremini kui isotermilisel protsessil. Isotermilisel jääb temp. muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele paisumisel langeb adiabaatisel ka temp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p Adiabaatiline isotermiline 0 V 32, Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. p 0 V Soojusmasin on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks.
Austeniit võib: a)laguneda perliidiks, b) muutuda martensiidiks (süsinikuga üleküllastunud ferriit), c) säilida alajahtunud austeniidina Perliitmuutus seisneb raus polümorfses muutumises Fe γ-Feα ning A-s oleva C ümberjaotumises difusiooni teel. Need protsessid määravad austeniidi lagunemise kiiruse. T langedes väheneb difusiooni kiirus ja aeglustub C ümberjaotumine. A allajahutamisel toimuvaist muutustest saamisekd koostatakse katseandmete alusel A isotermilise muutuse diagramm (TTT d.) koordinaatides muuteT T – aeg t, logaritmiline ajaskaala. Perliitmuutus saab toimuda tasakaalukorras: >650˚C, mida tagab aegane jahutamine (<1˚C/min), perliitstruktuuriga teras on plastne, väikese kõvaduse ja tugevusega. Jahutuskiiruse ↑ v~5˚C/s muutub A sorbiidiks T=650…600˚C korral, suurema kõvaduse, elastsuse ja tugevusega, kui P. Jahutuskiiruse ↑ v~40-60˚C/s säilib A T-ni 550…500˚C, tekkiv tsementiit jääb peenteraliseks ja selle struktuuri nim
Gaaside kineetiline teooria ja Kogu mehhaniline energia: termodünaamika 1. Gaaside kineetiline teooria. muutumist, milles mingi olekut iseloomustav parameeter jääb konstantseks 1.1. Ideaalse gaasi olekuvõrrand. ehk siis kolmest parameetrist 1 ei muutu. Ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel. Iso- tähendab sama-, võrd. Ideaalseks gaasiks nim. sellist gaasi, mis Isotermilise protsessi puhul viiakse gaas käitub järgmiste seaduspärasuste kaudu: ühest olekust teise jääval temperatuuril, · pV= const (Boyle`i-Marioette`i temperatuur ei muutu. T= const. , pV=const, (p-rõhk, V-ruumala) rõhk on järelikult seadus) pöördvõrdeline ruumalaga. Kui on tegu · siseenergia sõltub ainult gaasi kahe järjestikkuse olekuga, siis
86. Mis on ideaalne gaas? Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda suurt hulka mikroosakesi (molekule) ja ühi- tada nad makrosuurusteks, mida saab mõõta. Molekulid loetakse ainepunktideks ning nende põrked omavahel ja mahuti seintega loetakse absoluutselt elastseks (energiat ei kao). Olekuvõrrand: kus gaasi universaalkonstant. 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Isotermilises protsessis: ( ) isoterm 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Isohoorilises protsessis: ( )
10. Kuidas lahutatakse vektoreid komponentideks ja miks see on Leiame seose nende koordinaatide vahel, eeldusel, et aeg kulgeb ühteviisi mõlemas taustsüsteemis st . Aega ...
jääva ruumala korral. i R i i i Ek = kT ; k = U=E=N A ∙ kT = RT ; dU = R dT 2 NA 2 2 2 Jääval ruumalal: Jääval rõhul: i+2 dQ=dU +dA dQ=C p ∙ dT = R ∙ dT dA= p ∙ dV C p ∙ dT =C v ∙ dT + R ∙ dT 2 i+2 C p =C v + R= R 2 38. Kuidas avaldub gaasi töö isobaarilise, isotermilise ja isokoorilise protsessi korral. (Tuletada valemid) Isohooriline protsess on jääval ruumalal kulgev protsess. 1 mooli aine korral üldjuhul dA= p ∙ dV =0 ; dA=F ∙ dh ; F= p ∙ S ; dA= p ∙ S ∙ dh , ja kuna rõhu muut on 0 (sest V on konstantne), siis on kogu töö 0. Isobaariline protsess on jääval rõhul toimuv protsess. 1 mooli aine korral termodünaamika I seadusest p∙ V =R ∙ T , seega kuna p on konstantne, siis p∙ dV =R ∙dT =dA
Korrutades V-ga läbi ja eeldades et (m/µ)R*const=const p V=const (adiabaadi võrrand) Adiabaatilisel protsessil muutub rõhk ruumala muutumisel kiiremini kui isotermilisel, sest viimasel jääb temperatuur muutumatuks gaasi soojusvahetuse tõttu, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisel langeb adiabaatilisel protsessil temperatuur. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. 7.Soojusmasinad, Carnot' masin Soojusmasin -seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Perioodiliselt tegutsevat mootorit, mis teeb tööd väljastpoolt saadava soojuse arvel. Mehaaniline töö tehakse gaaside paisumisel; et aga masin töötaks pidevalt, tuleb paisunud gaas uuesti algolekusse kokku suruda. Võtame
seaduse alusel (62) Q=O puhul on meil: L = -U Adiabaatses paisumisprotsessis sooritab gaas mehaanilise töö gaasi siseenergia vähenemise arvel. Kasutades võrrandite (81) ja (57) laiendatud kuju, võime kirjutada [p1v1 / (k-1)] [ 1 (p2/p1)(k-1)/k] = cvT (82) Adiabaatsel komprimeerimisel (kokkusurumisel) gaasi temperatuur tõuseb, välisjõudude töö on võrdne siseenergia suurenemisega, temperatuuri tõus on T = T2 T1 kraadi. Võrreldes isotermilise protsessiga (sama mahumuutuse vahemikus) on adiabaatses protsessis sooritatud mehaaniline töö väiksem. Seda seetõttu, et isotermses protsessis sooritatakse töö välissoojuse arvel ( U=konst), adiabaatses protsessis aga siseenergia muutuse tagajärjel. Adiabaatses protsessis on tehnilise töö mehaanilisest tööst k korda suurem. ltehn = kl. Tehniline töö avaldub pv-diagrammil pindalana p112p2p1 , mehaanilinne töö v112v2v1 (joonis 12).
loetakse konstantseks. Tegelikkuses võib atmosfääri tiheduse lugeda konstatseks vaid mõnekümne meetri paksuses kihis tugevasti kuumenenud aluspinna lähedal, sellisel juhul väheneb õhu tihedus aluspinna juures kõrge temperatuuri tõttu, kõrgemale tõustes temperatuur langeb kiiremini kui harilikult ja õhu tihedus võib jääda konstantseks või isegi kasvada.Isotermiline: Baromeetriline valem, mille tuletasime eelmises paragrahvis, on õige kui T = const ja g = const , s.t. isotermilise atmosfääri jaoks. Polütroopne atmosfäär on atmosfäärimudel, kus õhu temperatuur muutub kõrgusega lineaarselt.Õhurõhu mõõtmine: Õhurõhku mõõdetakse baromeetriga.Baromeeter: Baromeetri näidud , koos termomeetri ja psychromeetriga, saab kasutada kohaliku ilma prognoosimiseks.. Üksikud vaatlused on siiski mõttetud ja tegelikud näidud vähetähtsad. Tähtsad on muutuste suund ja suurus. Pead üles
1.Mis on aine? Aine on aatomite kogum, mis on pidevas soojusliikumises; ainel on agregaatolek ning füüsikalis-keemilised omadused. Aine all mõistetakse füüsikas tavaliselt stabiilseid seisumassiga elementaarosakesi (tavaliselt prootoneid, neutroneid ja elektrone) ning nende kombinatsioone. Selliselt mõistetuna vastandatakse ainet väljale. 2.Kuidas tõestada, et ained koosnevad osakestest? Erinevate katsete tegemisel, ntks. lõhna/värvi levimisel (difusioon - nähtus, kus ained segunevad üksteisega. Sama moodi on difusioon ühe ja sama aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele; difusioon on soojus liikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsiooni ühtlustumiseni ruumis). 3.Kuidas tõestada, et aatomid ja moleklulid on pidevas soojusliikumises? Reaktsioonide toimumise tõttu. Aineosakesed on pidevas soojusliikumises, selle kiirust mõõdame me kaudselt termomeetriga. Kui jahutada kehasid siis aineosakeste soojusliikumine aeglu...
Füüsikas ja tehnikas on erilise tähtsusega kolm protsessi isotermiline, isobaariline ja isohooriline protsess. Isotermiline protsess. Isotermiliseks nimetatakse jääval temperatuuril toimuvat protsessi. Ideaalse gaasi olekuvõrrandist järeldub, et kui temperatuur T on jääv ning kui gaasi mass m ja molaarmass M ei muutu, siis antud gaasikoguse rõhu p ja ruumala V korrutis konstantne: m pV = RT , pV = const. M Gaasi isotermilise protsessi esilekutsumiseks tuleb jääval temperatuuril muuta tema ruumala. Ideaalse gaasi isoterm pV teljestikus on kujutatud kõrval. Kuna rõhu ja ruumala vahel on pöördvõrdeline sõltuvus, siis on selles teljestikus gaasi isotermiks hüperbool. Isohooriline protsess.p Isohooriliseks nimetatakse jääval ruumalal V ja tingimusel m = const. ja M = const. toimuvat protsessi. m
langedes väheneb aga difusiooni kiirus. Jahtumisel vähesel määral alla A 1 laguneb austeniit aeglaselt. Allajahutuse suurenedes aga hakkab vähenema difusiooni kiirus ning aeglustub süsiniku ümberjaotumine. Seepärast on austeniidi lagunemise kiirus suurim umbes 150- kraadise allajahutuse korral, Süsinikterastel temperatuuril 550 kraadi. Mingis terasemargis austeniidi allajahutamisel toimuvaist muutustest üldpildi saamiseks koostatakse katseandmete alusel elle terase kohta austeniidi isotermilise muutuse diagramm koordinaatides muutetemperatuur(T), aeg (t) joonisel 1. (TTT diagramm). Perliitmuutus saab täielikult toimuda vaid temperatuuril üle 650 kraadi, mida tagab aeglane jahutamisea kiirusega v 1 (alla 1 kraadi minutis). Jahutuskiiruse suurendamisel kuni 5 kraadi sekundis ( v 2 ) tekib perliidist peenemateralise tsementiidiga struktuur, mida nimetatakse sorbiidiks. Suurendades jahutuskiirust 40-60 kraadi sekundis ( v 3 ) jääb tekkiv tsementiit väga
5.3). Seda integraali on isoprotsesside korral lihtne arvutada. Näiteks isohoorilise protsessi korral on V1 = V2 ja A = 0; isobaarilise protsessi korral p = const ja A = p (V2 -V1 ) ; isotermilise protsessi korral tuleb rõhk p avaldada Clapeyroni võrrandist (5.8) ja siis Joon. 5.3. saame: M V2 A= R T ln . (5.26) µ V1 Protsesse, mis toimuvad isoleeritud termodünaamilises süsteemis, kui puudub soojusvahetus
Boyle-Mariotte'i seadus: Konstantsel temperatuuril on etteantud gaasikoguse rõhk pöördvõrdeline tema ruumalaga: 1 p~ ehk pV =p1 V 1= p2 V 2=const . (1.23) V Boyle-Mariotte'i seadus kirjeldab nn isotermilist protsessi. Näited isotermiliste protsesside graafikutest ehk isotermidest erinevates teljestikes on toodud joonisel 4 (a-c). 11 Joonis 4. Isotermilise protsessi graafikud erinevates teljestikes. T 1T 2 . Nooled graafikutel a, b ja c näitavad protsessi kulgemise suunda – rõhk kahaneb ning ruumala suureneb. Charles'i seadus: Konstantsel rõhul on etteantud gaasikoguse ruumala võrdeline tema temperatuuriga: V V1 V2 V ~T ehk = = =const . (1.24) T T1 T2 Ülalnimetatud seadus kirjeldab isobaarilist protsessi
esine. Miks ? · Miks piim üle keeb, vesi aga mitte? · Miks vesi enne keema hakkamist kohiseb? · Kui panna saiatainas kerkima, siis mõne aja pärast on selle ruumala suurenenud ja kui tainast näpuga torgata, tuleb sealt gaasi välja. Järelikult on seal sees rõhk suurem kui toaõhus. See tähendab, et kerkimisel suurenes nii tainas oleva gaasi ruumala kui rõhk. Kuid tainas on ju püsival temperatuuril, st. on tegu isotermilise protsessiga. Sel juhul aga peaks kehtima Boyle- Mariotte'i seadus: pV = const. Seega peaks tainas oleva süsihappegaasi rõhk hoopis vähenema. Milles on asi? · Miks rasv kuumal pannil laiali vajub? · Miks toiduained külmas paremini säilivad? · Kas on kasulik osta suuri või väikesi kartuleid? Suuri, sest siis on pindala suhe ruumalasse väiksem, st. koori on suhteliselt vähe. Kui kartulid oleksid
tuletasime eelmises paragrahvis, on õige kui Carpovilt ajavahemikus 17851800. vedelatel lisanditel; efektiivseks kiirguseks Ilmavaatlusi rohkem kui 50 aasta T = const ja g = const , s.t. isotermilise osa neeldub. Tegevkiht pinnase või vee kiht, milles jooksul alates 1838.a. tegi Paldiski atmosfääri jaoks. Vaatame neeldumisprotsessi. Olulisemad toimuvad ööpäevased ja aastased kohtufoogt Carl Kalk
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 51 Küsimus: Kas suudate leida valemi, kus isotermilise protsessi töö leitakse gaasi alg- ja lõpprõhu kaudu? Protsesside, mille käigus muutuvad kõik kolm olekuparameetrit, töö arvutamine on keerulisem. Siin tulevadki appi termodünaamika printsiibid, mida võib pidada mehaanika liikumisintegraalide analoogideks. Teoreetiline kasutegur - Carnot' tsükkel Oma valemi tuletamisel lähtus Carnot' asjaolust, et suvalist kinnist tsüklit -diagrammil
Terase struktuuris oleva lagunemisel tekkivate struktuuride mitmekesisus teeb võimalikuks teraste omaduste laia varieerumise nende termotöötlemisel. Termotöötemise teel võib muuta nii terase mehaanilisi, tehnoloogilisi kui ka talitus omadusi. Termotöötluse sisukohalt huvitab meid faasidiagrammi alumine vasak nurk ( kuni süsiniku sisalduseni 2,14%). Teisalt tulevad termotöötluse seaduspärasused austeniid isotermilise lagunemise diagrammist. Terase survetöötlusmooduste liigitus. Terast kasutatakse otsevalatult harva. Tavaliselt allutatake teras enne kasutamist kuumsurvetöötlusele, mis jääb ka sageli ainasaks ja viimaseks peale valamist ja enne kasutamist. Kuumtöötluse käigus vabanevad terases tekkinud sisepinged, tühimikud keevituvad kinni, teras ei kõvene, austeniidi tera peeneneb. Kuumtöötluse ülemiseks piiriks on solidustemperatuur, alumiseks aga rekristallisatsioonitemperatuur.
pV 1 dV V dp d V p 0 . Integreerimine annab adiabaatilise protsessi võrrandi Q 0 pV const . (9.27) Kui kujutada vastavalt saadud võrrandile adiabaatilise protsessi graafikut (adiabaati) Vp- teljestikus, siis 0 tõttu gaasi kokkusurumisel kasvab rõhk kiiremini kui isotermilise protsessi korral. Selle põhjuseks on, et adiabaatilisel kokkusurumisel ei jää gaasi temperatuur konstantseks nagu isotermilisel kokkusurumisel, vaid tõuseb samuti. Sellepärast suureneb ka rõhk kiiremini. isoterm adiabaat 15 9.10 Termodünaamika teine seadus (iseseisvalt) Vt. Ü.Uder, Füüsika I, ptk. 59-62.
annaabi.ee 
