Soojusõpetus. 1. Mikroparameetrid, makroparameetrid. Soojusliikumine. Soojusnähtusi kirjeldatakse parameetrite abil. Parameetriks nimetatakse ühelaadseid, olekuid või protsesse kirjeldavat suurust, mille iga väärtus määrab mingi kindla objekti, oleku või protsessi. Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku kirjeldamisel. Nendeks on näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Nendeks onnäiteks molekuli mass, molekuli kiirus. Soojusnähtusi seletatakse molekulaarkineetilise teooria või termodünaamika abil. Esimene kasutab peamiselt mikroparameetreid, teine makroparameetreid.
Mo- ühe molekuli mass v¯- molekuli kesk. Kiirus n- molekulide kontsentratsioon(arv ruumalaühikus) E¯- molekulide kesk. kineetiline energia E¯=Mo*V¯ 2 makro parameetrid: p rõhk V- ruumala t temperatuur tihedus m mass oleku parameetrid: p, V, t ideaalne gaas -reaalse gaasi mudel, mis kirjeldab seda üldist mis iseloomustab kõiki gaase. Ideaalse gaasi tunnused: 1)molekulid on punktmassid 2)molekulide põrked anuma seinaga on absoluutselt elastsed 3)molekulid üksteist ei mõjuta Temperatuur Näitab keha soojusastet Temp. On molekulide kesk. keneetilise mõõt Absoluutne 0 temp. madalaim temp. looduses Absoluutse temp.skaala(kelvini skaala) null punktis on abso. null ja kraad vastab Celsiuse skaala kraadiga t=-273°C T= t+273 T=0 K t= T-273 Ideaalse gaasi üles. P*V=m/M*RT M gaasi mass kg M- molaarmass kg/mol P rõhk Pa V- ruumala m³ T- abs.temp. K R- universaalne gaasi kostants R=8,31 J/mol*k P=m*R*T/M*V Isoprotsessid ..., protsessid kus...
vastasmõjust ja pidevast liikumisest lähtudes Aatom nim keemilise elemendi väikseimat osakest Molekul nim aine vähimat püsivat osakest, millel on ainele iseloomulikud keem. om.-d Ainehulk nim füüs. Suurust, mis on määratud molekulide, aatomite või ioonide arvuga (tähis nüü[v] ühik 1mol) Molaarmass nim ühe mooli selle aine massi (tähis M ühik 1kg/mol) Avogadro arv nim molekulide või aatomite arvu ühes moolis (tähis Na ühik 6,02*1023) Makroparameetrid füüs suurusi, mille abil kirjeldatakse ainet, kui tervikut ning mis ei eelda molekulide olemasolu aine kirjeldamisel nt:mass, rõhk, ruumala, temp, tihedus jne Mikroparameetrid füüs suurused, mis nii või teisiti eeldavad molekulide olemasolu nt:ühe molekuli mass, molekulide keskmine kiirus, ruutkeskmine kiirus, kontsentratsioon Termodünaamilised parameetrid füüs suurused, mis iseloomustavad termodünaamilise süsteemi olekut nt: ruumala, rõhk, temperatuur
1. Gaasi siseenergia. Millest on tingitud gaasi siseenergia? Millest sõltub lihtsamal juhul siseenergia? - 1. molekulide kaootilise liikumise kineetiline energia. 2. molekulide vastasmõju energia. 3. molekulisisene energia. 4. temperatuurist 2. Mille põhjal saame väliselt hinnata sisenergia suurust? Temperatuuri põhjal 3. Mida iseloomustab tavaelus temperatuur, keha soojendatust (selle taset) millega mõõdetakse temperatuuri, termomeetriga. millised on levinumad temperatuuriskaalad? (kokkuleppelised) : Celsius ºC ja Fahrenheit ºF 4. Mida nim. soojuslikuks tasakaaluks? Soojuslik tasakaal on olek, kus kõik oleku parameetrid (ruumala, rõhk, temperatuur) püsivad kaua muutumatutena 5. Iseloomusta Celsiuse temperatuuriskaalat? Celsiuse temperatuuri skaalaga mõõdetav temperatuur iseloomustab lihtsalt aine soojendatust. 100º C vesi keeb, 0º C vesi sulab 36,6º C keha normaal temperatuur 6. Iseloomusta Fahrenheiti temperatu...
Termodünaamika KT 1. Gaas koosneb molekulidest; Molekulid on pidevas kaootilises liikumises; Molekulide vahel on vastastikmõju 2. Mikroparameetrid – iseloomustavad ainet molekulaarsena, ei ole vahetult mõõdetavad vaid määratakse makroparameetrite kaudu[m0, V, n, p0, E], olulised aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside mõistmise seisukohalt. Makroparameetrid – iseloomustavad gaasi kui tervikut, suurused, mis ei eelda aine koosnemist osakestest[m, p, V, t, p,T), olulised praktiliste ülesannete lahendamisel(nt balloonis) 3. Olekuparameetrid – p, V, T, määravad gaasi oleku 4. Ideaalse gaasi mudel – lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju. Molekulid on punktmassid; molekulide põrked anuma seintega on elastsed; molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid,
Energia jäävuse seadus: Energia ei teki ega kao vaid võib muunduda ühest liigist teise Molekulaar kineetilise teooria põhialused: o Gaas koosneb molekulidest o Molekulid on pidevas kaootilises liikumises o Molekulide vahel on vastastikmõju Mikroparameetrid: -molekulide kiirus V (m/s) -molekulide mass M0 (g) -tihedus roo=mass/ruumala (kg/m3) Makroparameetrid: - ruumala V (m3) - rõhk p (Pa) - T kraad ° Olekuparameetrid on mikro- ja makroparameetrid Ideaalne gaas on: o Molekulid on punktmassid (molekulide V loetakse kaduvväikseks) o Molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed (mol kiiruse väärtus põrkamisel ei muutu) o Molekulide vahel ei ole vastastikmõju (tõmbe- ja tõukejõude) Normaalrõhk on 760 mmHg Temperatuur on suurus mis isel. keha soojuslikku seisundit
SOOJUSÕPETUS Molekulaarfüüsika alused *kõik ained koosnevad molekulidest *molekulid on pidevas kaootilises liikumises *molekulide vahel on vastastikmõju aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil parameeter- nim füüsikalist suurust, mis kirjeldab aine olekut või omadusi Parameetrite liigid: 1)makroparameetrid- füüsikalised suurused, mida saab mõõta (nt: mass, pikkus...) 2)mikroparameetrid- füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Neid on võimalik arvutada makroparameetrite abil. Olekuparameetrid: 1) rõhk p 1Pa 2) ruumala V 1m³ 3) temperatuur T 1K või 1ºC kui muuta ühte olekuparameetrit muutub ka vähemalt üks teine parameeter Mikro- ja makroparameetrid Temperatuur Ideaalse gaasi olekuvõrrand
Termodünaamika ja energeetika alused Energeetika Valdkond, mis tegeleb energia probleemidega. Termodünaamika Termodünaamika tegeleb: · Soojusülekannetega, so soojus läheb ühe koha pealt teise koha peale. · Soojuse muundumisega tööks. Termodünaamika on makrokäsitlus. Makroparameetrid on: · p Rõhk, · V Ruumala, · T Celvini temperatuur, · m Mass, · U Siseenergia, · Q Soojushulk. Geneetiline energia (ehk keha siseenergia) - Sõltub keha temperatuurist. Soojushulk Tähis Q, ühikuks 1J (ka 1 ca). Edasi kanduv energia. Siseenergia hulk, mis üks keha ära annab ja mille teine keha vastu saab. Q = mc(t-t0). Q = Keha annab ära soojust, Q+ = Keha saab soojust juurde. · c = erisoojus, · t0 = algtemperatuur,
Süsteemisisesed jõudude töö tegemisel – A>0 ∆U<0 2. Ideaalne gaas: a. Ideaalne gaas on gaasi lihtsaim mudel - molekulidel on lõpmata väikeste kerakeste omadused; molekulide liikumine on kulgliikumine; lõpmatult kokkusurutav; vastasmõju seisneb ainult molekulide omavahelistes põrgetes; pole võimalik veeldada Rakendatav, kui reaalses gaasis molekulide mõõtmed on tühised võrreldes nendevahelisi kaugusi; molekulid ei interakteeru üksteisega. b. Mikro- ja makroparameetrid, seosed nende vahel Mikroparameetrid – füüsikalised suurused, mida saab kasutada aine üksiku molekuli kirjeldamisel – molekuli mass (m0), molekuli kiirus (v) või keskmine kiirus, keskmine kineetiline energia (E k) ja konsetratsioon (n). Makroparameetrid – füüsikalised suurused, mida saab kasutada ainekoguse kui teviku soojusliku oleku kirjeldamisel – ainekoguse mass (m), rõhk (p), ruumala (V), temperatuur (T).
*Ideaalne gaas? Võrrand. Reaalne gaas? Ideaalne gaas on lihtsaima gaasi mudel. Ideaalse gaasimudel sisaldab kõike seda üldist, mis on omane kõikidele gaasidele. Mida hõredam ta on, seda paremini vastab ideaalse gaasi tasemele. Võrrand: pV=m/M RT *Isoprotsessid? Iseloomusta+ülesanne. Isoprotsessid on sellised gaasi parameetrite muutused, kus üks neist parameetritest jääb muutumatuks. *Mikro ja makroparameetrid? Mikroparomeetrid on füüsikalised suurused, mis kirjeldavad ainet keha molekulaartasandil. Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mis kirjeldavad keha tervikuna. *Kuidas saab siseenergiat muuta? Siseenergiat saab muuta soojusülekandega või tehes mehaanilist tööd. *Termodünaamika I ja II printsiip? I printsiip: siseenergia muut on võrdne kehale antud soojushulga ja väliste jõudude poolt tehtud töö summaga
tervikuna (Keemiku definitsioon). Olekuparameeter: Füüsikaline suurus, mis iseloomustab mingit keha või asja. Need on molekulide kiirus, molekulide mass, molekulide arv. · Inimese parameetrid: Silmade värvus, mass, pikkus. · Vee parameetrid: Temperatuur, tihedus. · Jää parameetrid: Temperatuur, tihedus, paksus. Makrokäsitluses nt saab temperatuuri tõusust teha järelduse, et molekulid on hakanud kiiremini liikuma. Makroparameetrid: Rõhk, ruumala, temperatuur, mass. Ka gaasi tihedus (m/V) ja anuma seintele gaasi poolt avaldatav rõhumisjõud. Mikrokäsitluses on aine kui molekulidest koosnev süsteem. Ideaalne gaas: Ideaalse gaasi puhul: · Molekulidel pole mõõtmeid. · Molekulide põrked vastu seina on elastsed (kui need lähevad need vastu seina, põrkavad nad tagasi sama kiirusega, kui see oli enne). Mida suurem on molekuli mass, mis vastu seina põrkab, seda suurem on rõhk seinal.
FÜÜSIKA Molekulaarkineetilise teooria 3 põhieeldust a) Gaas koosneb molekulidest b) Molekulid on pidevas kaootilises liikumises c) Molekulide vahel on vastastikmõju Makroparameetrid- Füüsikalised suurused, mille abil ainet makroskoopiliselt kirjeldatakse. ( gaasikoguse m, p, V, T) Olekuparameetrid- Makroparameetrid p, V ja T Mikroparameetrid- Füüsikalised suurused, mida kasutatakse mikrokäsitluses. Iseloomustavad ainet molekulaarsena. Olulisemad: Molekuli mass, keskmine kiirus ja kontsentratssioon ( n) Molekulide kontsentratsioon- Arv, mis näitab, mitu molekuli on ühes ruumalaühikus. Ideaalse gaasi mudel: a) Molekulid on punktmassid b) Molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed c) Molekulide vahel pole vastastikmõju
TEST 5 soojus 1. Millises keskkonnas milline soojusülekande liik? tahketes kehades (põhiliselt) soojusjuhtivus gaasides (põhiliiselt) konvektsioon vedelikes (põhiliselt) konevktsioon vaakumis (ainult) soojuskiirgus 2. Millised mikro, ja millised makroparameetrid? molekuli mass mikro rõhk makro molekulide keskmine kiirus mikro temperatuur makro ainekoguse ruumala makro 3. Vali kirjeldusele vastav soojusülekande liik 1. Energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu konvektsioon 2. Energia levib ühelt aineosakeselt teisele põrgete tõttu, ilma et aine ümber paikneks soojusjuhtivus 3. Energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu soojuskiirgus 4
1. Nimeta makro-ja mikroparameetreid. a. Makroparameetrid on füüsikalised suurused mida kasutatakse ainekoguse kui terviku kirjeldamisel.Nendeks on näitaks ainekoguse mass,rõhk,ruumala,temperatuur b. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel.Nendeks on näiteks molekuli mass,molekuli kiirus 2. Millised on soojusliikumise kolm põhialust a. Aine koosned molekulidest b. Oskakesed on pidevas liikumises c. Osakesed mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega.Kauguse suurenedes oskeste vahel saavad ülekaalu tõmbejõud, kauguse üleliigsel vähenemisel aga tõukejõud 3. Võrdle aine ehituse mudeleid(tahke,vedel,gaasiline). a. Tahke-aineosakesed üksteise lähedal b. Vedel-aineoskased liiguvad ringi c. Gaasiline-aineosakesed liiguvad suure amplituudiga, kaootilsielt ...
pV=m/ . RT kus m/ - moolide arv gaasis Ülesanne: Sauna leiliruumi temperatuur on 100C normaalrõhul (105Pa). Palju tuleb veeauru, kui kerisele visati 1 liiter vett? ANDMED: T=100C=100+273=373K p=100 000Pa=105Pa m=1 liiter vett=1 kg R= 8,31 J/(mol . K) LEIDA: V=? LAHENDUS: pV=m/ RT V=mRT/p V=1 . 8,31 . 373 / (100 000 . 0,018)=1,7m3 Vastus: Veeauru tuleb 1,7m3 KORDAMINE. 1. Makroparameetrid. Ainekoguse iseloomustamine (p, V, T). 2. Mikroparameetrid. Aineosakeste iseloomustamine (molekuli mass, kiirus, impulss). 3. Molekulaarkineetilise teooria kolm põhiväidet. a) Ained koosnevad aatomitest ja molekulidest. b) Aineosakesed on pidevas liikumises. c) Aineosakeste vahel mõjuvad tõmbe- ja tõukejõud. 4. Soojusliikumine. 5. Kaootiline liikumine. 6. Soojusliikumine gaasides. 7. Soojusliikumine vedelikes. 8
a. ATP hüdrolüüs b. Maxwelli jaotus c. Browni mootor 6. Geokronoloogia on: a. kunstliku elektrivälja kasutamine erinevate kvivimikihtide paiknemise uurimiseks b. kivimite magnetiliste omaduste uurimine kivimite koostise määramiseks c. radioaktiivsete isotoopide meetod kivimite vanuse määramisel 7. Ökoloogias ja majandusteaduses on üheks uurimisprobleemiks, kuidas üksikute objektide mikroparameetrid määravad ära süsteemi makroparameetrid. Millise füüsikaharu teoreetilisi uurimismeetodeid sealjuures kasutatakse? a. tuumafüüsika b. mehaanika c. statistiline füüsika 8. Meditsiinis kasutatakse siseelundite, ka loote uuringuteks helilaineid, mis liiguvad kehasse ja peegelduvad tagasi eri tihedusega kudede piirilt. Millist heli nendes uuringutes kasutatakse? a. infraheli b. ultraheli c. hüperheli 9
1. Makroparameetrid Füüsikalisi suurusi,mille abil ainet makroskoopiliselt kirjeldatakse,nim. lühidalt makroparameetriteks. 2. Mikroparameetrid Füüsikalisi suurusi,mille abi ainet mikroskoopiliselt kirjeldatakse,nim. lühidalt mikroparameetriteks. 3. Olekuparameetrid Kui on teada gaasikoguse rõhk (p), ruumala(V) ja temp.(T), siis on määratud selle gaasikoguse olek (Olek tähendab p,V,T konkreetsete väärtusete kogumit) 4. Ideaalne gaas a)molekulid on punktmassid (V loetakse kaduvväikeseks) b)molekuli põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed c)molekulide vahel ei ole vastastikmõju Ideaalne gaas on väga tugevasti hõrendatud gaas. 5. Gaasi rõhk on tingitud molekulide põrgetest vastu anuma seina või vastu kehasid,mis gaasis on Ühikud: 1Pa = 1 Füüsikaline atmosfäär: 1atm...
Soojusülekande liigid: · Soojusjuhtivus- soojusülekande liik,kus energia levib ühelt kehalt teisele molekulide vaheliste põrgete tõttu. · Konvektsioon- soojusülekande liik, kus energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu. · Soojuskiirgus- soojusülekandeliik, kus energia levib elektromagneetiliste lainete kiirgamise tõttu. Keha pinna soojuse äraandmise võime sõltub: · Temperatuurist · Massist · Pinnaomadustest · Pindalast Kui kontaktis olevate kehade makroparameetrid ei muutu, nim. kehi soojuslikus ehk termodünaamilises tasakaalus olevaiks. Soojushulk on energia, mille keha soojusvahetusel saab või ära annab. Q- soojushulk-1J Q = cmt Q = cm( t 2 - t1 ) c-aine erisoojus-1J/g*K m-keha mass- 1kg t- temp.muut- K Aine erisoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur soojushulk tõstab ühikulise massiga keha temperatuuri ühe kraadi võrra. c= Q/ m t Q- soojushulk-1J c-aine erisoojus-1J/g*K
Molekulaarfüüsika 1.Mikroparameetrid Molekulmass- m0 (kg) Molekulide keskmine kiirus- v 1m/s Molekulide konsentratsioon- molekulide arv 1m3 =m-3 Molekulide keskmine kineetiline energia 1J (8)Molaarmass- ühe mooli mass M M = (9)Ainehulk- µ-nüü 1mol µ= 1mol=ainekogus milles on avokadro arv molecule 6*1023(1/mol) mol-1 µ= 2.Makroparameetrid Füüsikalised suurused mis iseloomustavad suurt aine kogust Aine mass- m(kg) Rõhk- p= Ruumala V(m3) Temperatuur t(c) T(K) =273 Tihedus: S= S=m0*n 3.Ideaalse gaasi mudeli lihtsustused: 1)Molekulid on punktmassid(ei arvestata ruumala, arvestatakse massi) 2)Molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed(põrkel kiiruse väärtus ei muutu) Molekuli energia ei lähe kaduma) 3)Tõmbe ja tõukejõud molekulide vahel puuduvad. 4
Võnkeperiood - ühe täisvõnke kestus Hälve - keha kaugus tasakaaluasendist Amplituud - maksimaalne hälve Resonants - võnkeamplituudi järsune kasvamine Laine - võnkumiste edasikandumine ruumis Lainefront - veepinna häirituse esimene laine Ristlaine - laine, kus võnkimine toimub levimissihiga risti Pikialine - võnkumine toimub piki levimissihti Inferents - mitme laine liitumine üheks resultantlaineks Difraktsioon - nähtus, kus lained painduvad tõkete taha Makroparameetrid - füüsikalised suurused, mille abil ainet makroskoopiliselt kirjeldatakse Mikroparameetrid - seotud molekilide ja nende liikumisega Ideaalse gaasi mudel: a) molekulid on punktmassid b) molekulide põrked anuma seintega on elastsed c) molekulide vahel ei ole vastastikmõju 2 rad = 360° 1 rad = 180° a - kiirendus m/s2 v - lõppkiirus m/s v0 - algkiirus m/s t - aeg s l - teepikkus m
Termodünaamika alused: 1) Termodünaamika käsitleb soojusülekannet ja soojuse muundumist tööks. 2) Tegeleb igasugust kütust tarbivate masinate konstrueerimise üldiste seaduspärasustega. 3) On makrokäsitlus. Seepärast on kasutusel makroparameetrid p, V, T, Q, U, m. I ja II printsiip: I printsiip U = Q + A -> Siseenergia muut on võrdne süsteemile antud soojushulga ja välisjõudude poolt tehtava töö summaga ehk Q = U A -> Süsteemile antud soojuse arvel suureneb süsteemi siseenergia ning süsteem teeb välisjõudude ületamiseks tööd. II printsiip Kasulik töö tekib ringprotsessil siis, kui kokkusurumine toimub madalamal rõhul, kui paisumine. Et väiksem rõhk antud ruumala juures tähendab madalamat
Molekulaarfüüsika.Kontrolltöö nr.1 1.Energia jäävuse seadus 2.Molekulaarkineetilise teooria 3 põhialust.Too igaühe kohta ka üks näide. 3.Mikroparameetrid-nimeta,tähised ja ühikud 4.Makroparameetrid-nimeta,tähised ja ühikud. 5. Mida nimetatakse olekuparameetriks? 6. Mis on ideaalne gaas 7.Mis on kontsentratsioon? 8.Milline on normaalrõhk? 9.Mis on temperatuur? 10.Nimeta temperatuuriskaalad. 11.Mis on soojushulk,definitsioon,tähis,ühik. 12.Mida nimetatakse absoluutseks nulltemperatuuriks. 13. Mida käsitleb termodünaamika? 14.Kuidas saab kehade siseenergiat vähendada? 15Mis on siseenergia? 16.Mida nimetatakse soojusvahetuseks? 17. Mis on isoprotsess? 18
1. Mida nim. molekulaarkineetiliseks teooriaks ja selle teooria kolm põhialust? See on õpetus, mis selgitab kehade ehitust ja omadusi aatomite ja molekulide vastasmõjust ja pidevast liikumisest lähtuvalt. 1)Kõik kehad koosnevad osakestest-molekulidest, aatomitest, ioonidest. 2)Kõik osakesed on pidevas kaootilises liikumises. 3)Koostisosakestevahelmõjuvad vastasmõju jõud. 2. Milline on aine mikroskoopiline ja makroskoopiline käsitlus, nimeta mikro ja makroparameetrid koos tähistega? Mikroparameetrid:.molekuli mass-m0, molekuli kiirus, molekulide kontsentratsioon-n Makro parameetrid:mass-m, rõhk-p, ruumala-V, temp-t 3. Mida nim. ainehulgaks, molaarmassiks, Avogadro arvuks, nende tähised ja ühikud. Ainehulk-füüsikaline suurus, mis määratakseaatomite arvuga-n(mol) Molaarmass-ühe mooli mass kg-s -M(kg/mol) Avogadro arv-6,02*1023 NA(1/mol) 4. Millised parameetrid on olekuparameetrid, miks?
aineosakest, mis osaleb molekulaar- ehk soojusliikumises. Aatomi kohta kasutatakse üldnimetust molekul. Enamiku molekulide suurused on järgus 10 astmes -10 m. Gaas on kõige lihtsamini kirjeldatav aine agregaatolek. Molekulaarkineetiline teooria seletab ainete omadusi, lähtudes sellest, et gaas koosneb molekulidest, molekulid on pidevas kaootilises liikumises ning molekulide vahel on vastastikmõju. Makroskoopiliseks e. makrokäsitluseks nimetatakse käsitlust, kus füüsikalised omadused (makroparameetrid) iseloomustavad keha. Olekuparameetriteks nimetatakse rõhku, ruumala ja temperatuuri. Mikroskoopilise e. mikrokäsitluse puhul lähtutakse aine molekulaarsest ehitusest. Siis kasutatavaid füüsikalisi suurusi nimetatakse mikroparameetriteks (on seotud molekulide ja nende liikumisega, ei ole vahetult mõõdetavad, iseloomustavad ainet molekulaarsena; mass, keskmine kiirus, kontsentratsioon). Mikro-ja makrokäsitlus moodustavad ühtse terviku ja täiendavad üksteist
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 rõhk sõltub gaasimolekulide kontsentratsioonist. Mehaanilist tööd tehakse kui keha liigub ja kehale mõjub jõud. Soojusülekanne on energia kandumine ühelt kehal teisele(soojemalt külmemale)Liigid:soojusjuhtivus(soojus kandub osakeselt osakesele,ilma,et aine ümber
Kui protsessis püsib temperatuur muutumatuna, nimetatakse seda isotermseks protsessiks. 20)Ideaalse gaasi olekuvõrrand koos selgitusega. pV=m:M RT p gaasi rõhk (Pa) V gaasi ruumala (m³) m gaasi mass (kg) M gaasikoguse molaarmass (kg/mol) T temperatuur (K) R universaalne gaasi konstant (R = 8,31 J/molK) 21)Selgita, milline on ideaalse gaasi võrrandis esinevate suuruste omavaheline seos. See seob omavahel makroparameetrid p, V, T. 22)Gaasi rõhu ja molekuli keskmise kineetilise energia seos; rõhu ja absoluutse temperatuuri vaheline seos.
· Kõik ained koosnevad molekulidest · Molekulid on pidevas kaootilises liikumises / soojusliikumises · Molekulide vahel on vastastikmõju Aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil. Parameetriks on mingi füüsikaline suurus, mis kirjeldab aine omadusi või olekut. Parameeter erineb muutujast selle poolest, et muutuja võib omada suvalisi väärtusi aga parameetril on kindel arvuline väärtus, mis on määratud oleku või protsessiga. Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamisel. Näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur. Suurusi rõhk, ruumala ning temperatuur nimetatakse ka olekuparameetriteks. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Nt: Molekuli mass m0, molekuli kiirus v või molekulide keskimine kiirus v, molekulide keskmine kineetiline energia
Vool, mille laetud osakeste suund ajas perioodiliset muutub. Kirjeldatakse: hetkväärtus i, u, e; efektiivväärtus I, U, ε ; amplituudväärtus Im, Um, ε . m Kirjeldatakse ka ringsagedusega ω , perioodiga T ja sagedusega f. 14. Vahelduvvooluahelas esinevad takistused. Aktiivtakistus R; induktiivtakistus XL; mahtuvustakistus Xc. 15. Makrokäsitlus ainete kirjeldamisel. Makroparameetrid. Makroparomeetriteks nim füüsikalisi suurusi, mis kirjeldavad keha tervikuna. Mass, ruumala, rõhk, temperatuur ja tihedus on olekuparomeetrid (st, kui 1 neist muutub, muutub kindlasti ka vähemalt 1 veel). Saab vahetult mõõta. 16. Mikrokäsitlus ainete kirjeldamisel. Mikroparameetrid. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel (nt mass, kiirus, keskmine kiirus, keskmine kineetiline
isoprotsessiga. 1. Isobaarne protsess rõhk on konstantne. Isobaarsel protsessil on ruumala ja temperatuur võrdelises seoses. 2. Isohoorne protsess ruumala on konstantne. Isohoorsel protsessil on rõhk ja temperatuur võrdelises seoses. 3. Isotermne protsess temperatuur on konstantne. Isotermsel protsessil on ruumala ja rõhk pöördvõrdelises seoses. 14. Mikro- ja makroparameetrid? Makroparameetrid füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha kui tervikut. Nt. mass, ruumala, rõhk (p=F/S) Mikroparameetrid füüsikalised suurused, mis kirjeldavad ainet molekultasandil. Nt. molekulmass (mo=M/NA), kiirus, konsentratsioon molekulide arv ruumalaühikus. 15. Kuidas saab siseenergiat muuta? Keha siseenergia muutmiseks on kaks võimalust: · Mehaaniline töö · Soojusülekanne 16. Termodünaamika I ja II printsiip? 1
1. konvektsioon 2. soojusjuhtivus 3. soojuskiirgus 12. Millest sõltub keha pinna soojuse ärandamisvõime? Keha soojuse äraandmisvõime sõltub keha ... · temperaturist, · massist · pindalast · pinna omadustest 13. Missuguseid kehasid nimetatakse termodünaamiliselt tasakaalus olevateks? Kui kontaktis olevate kehade makroparameetrid ei muutu, nim. kehi soojuslikus ehk termodünaamilises tasakaalus olevaiks. 14. Mida nimetatakse soojushulgaks? Soojushulk on energia, mille keha soojusvahetusel saab või ära annab. 15. Missugune on soojushulga mõõtühik? Soojushulga mõõtühikuks on 1J 16. Missugune on soojushulga tähis füüsika valemites? ©anmet.rtg 2007 2 Füüsika 10. klassile
elementaarlaine allikaks. Kujuneb välja uus lainefront. Matemaatiline ja vedrupendel Molekulaarfüüsika Molekuli mass ja mõõtmed - Molekulaarkineetilise teooria eeldused 1) Gaas koosneb molekulidest 2) Molelkulid on pidevas kaootilises liikumises 3) Molekulide vahel on vastastikmõju Mikroparameetrid ( m0,v,vkk,n) Füüsikalised suurused, mida kasutatakse mikrokäsitluses. Nende suurused defineeritakse, eeldades aine koosnemist molekulidest. Makroparameetrid (m,p,V,to,roo) Füüsikalised suurused, mida kasutatakse makrokäsitluses. Nende defineerimisel ei eeldata aine koosnemist molekulidest. Olekuparameetrid makroparameetrid p,V ja T Kontsentratsioon - Ideaalse gaasi mudel 1) Molekulid on punktmassid 2) Molekulide põrked seintega on abs. põrked 3) Molekulide vahel pole vastastikmõju Gaasi rõhk Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand Gaasi molekulide jaotus kiiruse järgi
BROWNI LIIKUMINE BROWNI LIIKUMINE MOLEKULAARJÕUD TÕUKEJÕUD ON ÜLEKAALUS KUI R < R0 R0 1 F ~ R R9 TÕMBEJÕUD ON ÜLEKAALUS KUI R > R0 1 R0 R F ~ R7 Makrokäsitlus aine uurimisel Makrokäsitluses vaadeldakse kehi tervikuna. See on oluline praktiliste ülesannete lahendamisel Makrokäsitlusel kasutatakse makroparameetreid. Makroparameetrid on rõhk(p); ruumala(V); temperatuur(T). Need kolm on põhilised, sest määravad gaasi oleku. Kasutusel on ka muid makroparameetreid Mikrokäsitlus aine uurimisel Mikrokäsitluses lähtutakse aine molekulaarsest ehitusest. See on oluline aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside puhul. Mikrokäsitlusel kasutatakse mikroparameetreid. Mikroparameetrid on molekuli mass(m0 ): molekuli kiirus(v);
arvestada mulekulide ruumala ja molekulidevahelist vastastikmõju. 39. Isoprotsessid? Isobaarses protsessis on rõhk konstantne, ruumala ja temperatuur võrdelises seoses. Isokoorses protsessis on ruumala konstantne, rõhk ja temperatuur võrdelises seoses. Isotermses protsessis on temperatuur konstantne, rõhk ja ruumala pöördvõrdelises seoses. 40. Mikro- ja makro parameetrid? Mikroparameetrid on sellised füüsikalised suurused, mis käsitlevad ainet molekulaarsena. Makroparameetrid on sellised füüsikalised suurused, mis käsitlevad ainet pidevana ehk ei arvesta kehade molekulaarse ehitusega. 41. Soojusülekande liigid gaasides? Konvektsioon, soojusjuhtivus, soojuskiirgus. 42. Mis on ja kuidas tekib sisehõõre? Sisehõõre on keskkonnas liikuvale kehale mõjuv takistusjõud. See tekib gaasis liikuvate kehade kiiruse säilitamiseks tehtavast tööst 43. Kuidas saab siseenergiat gaasides muuta? Soojusülekanne, mehaaniline töö. 44
Et soojusmasinale vastupidist tsüklit töös hoida, tuleb teha välist tööd · Loodushoid--inimese tegevussfäär, mille eesmärgiks termodünaamiliselt on säilitada energiatarbimise sellise tase ja meetod, mis ei segaks antud süsteemi (inimkonna) edasist energiatarbimist (eksisteerimist). · Makrokäsitlus füüsikaliste nähtuste uurimisel--käsitlus, kus tegeletakse makroskoopiliste ainekogustega. Seejuures ei eeldata aine koosnemist molekulidest. · Makroparameetrid--füüsikalised suurused, mida kasutatakse makrokäsitluses. Nende defineerimisel ei eeldata aine koosnemist molekulidest. · Märgamine ja mittemärgamine--nähtused, mis väliste jõudude puudumisel avalduvad vedelike tendentsis mööda tahkest ainest alust rohkem või vähem laiali voolata. · Metastabiilne seisund--aine olek ühes faasis selliste p ja T väärtuste juures, kus ta peaks olema teises faasis
Interferents- lainete liikumine, mille korral tekib ruumis võnkumiste püsiv jaotusamplituudi järgi Difraktsioon- lainete kõrvalekaldumine sirgjoonelisest levimisest FÜÜSIKA SOOJUSÕPETUS 1.peatükk Browni liikumine- nähtus, kus vees mittelahustuvad ainekübemed, näiteks õietolm, saavad veemolekulidelt pidevalt tõukeid ja on seetõttu korrapäratus liikumises Difusioon- ühe aine molekulide tungimine soojusliikumisel teise aine molekulide vahele Makroparameetrid- füüsikalised suurused, mille abil kirjeldatakse ainet makroskoopiliselt. Nt gaasikoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur Makrokäsitlus- käsitlus, kus füüsikalised suurused iseloomustavad keha Mikroparameetrid- füüsikalised suurused, mille abil kirjeldatakse ainet mikroskoopiliselt. Nt molekuli mass, molekulide keskmine kiirus, molekulide kontsentratsioon Mikrokäsitlus- käsitlus, kus füüsikalised suurused iseloomustavad ainet Ideaalne gaas- lihtsaim gaasi mudel
aine ehituse aluseid ja faasisiirdeid. Molekulaarfüüsika kirjeldab ainete omadusi, tuginedes kolmele eeldusele: a) kõik ained koosnevad molekulidest b) molekulid on pidevas kaootilises liikumises c) molekulide vahel on vastastikmõju (tõmbe ja tõukejõud). Aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil. Parameeter on mingi füüsikaline suurus, mis kirjeldab aine olekut või omadusi (nt vedeliku ruumala, molekuli mass). Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamisel (nt ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur). Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nim ka oleku- parameetriteks. Olek on ainekoguse seisund, mis on määratud olekuparameetrite konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused,
Looduses esineb aine plasmana naiteks tahtedes, virmalistes, valgus. SOOJUS Mikroparameetrid on fuusikalised suurused, mida kasutatakse uksikute molekulide kirjeldamiseks: ? molekuli mass; ? molekuli kiirus ja molekulide keskmine kiirus; ? molekuli kineetiline energia ja molekulide keskmine kineetiline energia; ? molekulide kontsentratsioon. Mikroparameerite analuusimisega tegeleb molekulaarfuusika. Makroparameetrid on fuusikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku oleku kirjeldamiseks: ? ainekoguse mass; ? olekuparameetrid ? rohk; ? ruumala; ? temperatuur. Makroparameetrid on holpsasti moodetavad ja nende analuusimisega tegeleb termodunaamika. Molekulaarfuusikat ja termodunaamikat seob omavahel statistiline fuusika. Molekulide soojusliikumine: ? tahkistes vonkumine tasakaaluasendite umber; ? vedelikes vonkumine ja huppeline edasiliikumine;
” Väär - Energia jäävuse seaduse järgi ei teki ega kao, võib vaid muunduda ühest liigist teise. Elektrijaamades muundatakse mingit liiki energia elektrienergiaks. 5. Test 1. Millises keskkonnas milline soojusülekande liik? a. gaasides: põhiliselt konvektsioon b. vedelikes: põhiliselt konvektsioon c. tahketes kehades: põhiliselt soojusjuhtivus d. vaakumis: ainult soojuskiirgus 2. Millised on mikro, millised makroparameetrid? a. molekulide keskmine kiirus: mikroparameeter b. molekulimass: mikroparameeter c. ainekoguse ruumala: makroparameeter d. rõhk: makroparameeter e. temperatuur: makroparameeter 3. Vali kirjeldusele vastav soojusülekande liik a. energia levib gaasi… vedeliku liikumise tõttu - konvektsioon b. energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu - soojuskiirgus c. energia levib ühelt aineosakeselt teisele põrgete tõttu, ilma, et aine ümber paikneks -
mõõt). § Tekkepõhjuseks on molekulide vahelised jõud. Soojusfüüsika 11) MKT ja Termodünaamika põhimõisted •Soojusnähtuse molekulaarkineetiline ja termodünaamiline uurimine (võrdlus) Termodünaamika •(Üldine soojusõpetus) on ehitatud katselistest üldistatud tulemustest saadud seaduste peale Ei r • äägi aine siseehitusest Makroparameetrid temperatuur, • rõhk, mass, ruumala Rohkem • üldine Molekulaar–kineetiline teooria (Statistiline) lähtub aine ehituse teooriast Makroskoopilised omadused saadakse keskmistamise teel L ähteandmeteks on os– te mikroparameetrid osakeste mass, kiirus, impulss •Mool ja molaarmass (+ mõõtühikud) § Mool on ainehulga mõõtühik, milles sisaldub 6,0×1023
vahel (Q=ΔU+A) Gaasi paisumisel sõltub töö: A=pΔV Isohoorne protsess - ei muutu ruumala ja ideaalse gaasi rõhk on võrdeline absoluutse to p1/p2=T1/T2 - selle protsessi käigus tööd ei tehta (A=0) 42 Mikroparameetrid - füüsikalised suurused, mille abil kirjeldatakse ainet molekuli tasandil (molekulmass mo= M (molaarmass)/ NA (avagadro arv = 6,02*10-23) (molekulmass, kiirus, konsentratsioon (n) ) makroparameetrid - füüsikaline suurus, mis iseloomustab kogu keha tervikuna (mass, rõhk, ruumala, temp) 43 Kuidas saab siseenergiat gaasides muuta ? a) soojusülekande abil (ülekantud energiat mõõdab soojushulk Q) b) mehaanilise töö abil (ülekantud energia mõõduks tehtud töö A) 44 Termodünaamika I printsiip - keha siseenergia muut on võrdne kehale antud soojushulga ja väliste jõudude poolt tehtud töö summaga ΔU=Q+A
kuni kehade temp. saavad võrdseks. Soojusülekande liigutus: ¤Soojusjuhtivuseks nim. soojusülekannet, kus energia levib ühelt aineosakeselt teisele molekulidevaheliste põrgete tõttu, ilma et aine ümber paikneks. ¤Konvektsiooniks nim. soojusülekannet, kus energia levib gaasi-või vedeliku liikumise tõttu. ¤Soojuskiirguseks nim. soojusülekannet, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu. Kui kontaktis olevate kehade makroparameetrid ei muutu, nim. kehi soojuslikus ehk termodünaamilises tasakaalus olevaiks. Soojusülekandel üleantavat energiahulka iseloomustab soojushulk Q= c m t (c-aine erisoojus, m-keha mass, t- temp.muut). Aine erisoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur soojushulk tõstab ühikulise massiga keha temp. ühe kraadi võrra .(ühik: 1J/kg'C). Termodünaamikas vaadeldakse protsesse suletud ehk soojuslikult isoleeritud süsteemis st
Termodünaamika · Termodünaamika käsitleb soojusülekannet ja soojuse muundumist tööks · Termodünaamika tegeleb igasugust kütust tarbivate masinate konstrueerimise üldiste seaduspärasustega. · Termodünaamika on makrokäsitlus. Seepärast on kasutusel makroparameetrid p, V, T, Q, U, m. · Termodünaamika põhineb kahele printsiibile need on TD I ja II printsiip Ideaalse gaasi siseenergia ·Siseenergia on keha molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia ning molekulidevahelise vastasmõju potentsiaalse energia summa. E = Ekin + Epot . ·Ideaalse gaasi puhul potentsiaalset energiat ei ole, seega siseenergia sõltub vaid kineetilisest energiast. ·Kineetiline energia sõltub temperatuurist. Seega
antud gaasikoguse gaasikoguse ruumala antud gaasikoguse rõhu ja ruumala ja absoluutse rõhu ja absoluutse korrutis on jääv. temperatuuri jagatis temperatuuri jagatis on jääv. on jääv. 3.Põhimõisted, tähised: Mikro-, makro- ja olekuparameetrid MIKROPARAMEETRID MAKROPARAMEETRID OLEKUPARAMEETRID Kehad. Molekulid, aatomid · p(rõhk) · m(keha mass) · m0(molekuli mass) · V(ruumala) · p(rõhk) · n(molekulide · T(abs. Temperatuur) · V(ruumala) konsentratsioon) Kui üht olekuparameetrit. · T(abs. Temperatuur) · v(molekulide muuta, siis muutub vhmlt
Vedrupendel. Matemaaline pendel. Energia muundumine mehaanilisel võnkumisel. Lained Võnkumiste levimine elastses keskkonnas. Lainete liigid. Lainepikkus. Seos kiiruse, lainepikkuse ja sageduse vahel. Lainepind, lainekiir. Huygensi printsiip. Superpositsiooniprintsiip. Lainete interferents. Seisulaine. Huygensi-Fresneli printsiip. Lainete difraktsioon. Lainete koherentsus. Doppleri efekt. Molekulaarfüüsika (30h) Molekulaarkineetiline teooria. Mikro- ja makroparameetrid. Molekulaarkineetilise teooria põhialused. Statistiliste seaduspärasuste kasutamise vajalikkus mikromaailmas toimuvate protsesside kirjeldamiseks. Ainehulk. Molaarmass. Molekuli mass. Aine ehituse lihtsaim mudel ideaalne gaas. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand rõhu kohta. Molekulide kiirused ja ruutkeskmised kiirused. Temperatuur. Erinevad temperatuuriskaalad (Celsius, Kelvin, Fahrenheit). Temperatuuri absoluutne null. Temperatuuri seos molekulide keskmise kineetilise energiaga
19. Milline keemiline element on Universumis kõige enam levinud? a. Vesinik 20. Kas on õige väide: "Minu ja minu vanaema kehas olevad aatomid on ühevanused" a. Õige Soojus 1. Millises keskkonnas milline soojusülekande liik? a. Vaakumis ainult soojuskiirgus b. Tahketes kehades põhiliselt soojusjuhtivus c. Vedelikes põhiliselt konvektsioon d. Gaasides põhiliselt konvektsioon 2. Millised on mikro-, millised makroparameetrid? a. Molekuli mass mikro b. Molekulide keskmine kiirus mikro c. Temperatuur makro d. Rõhk makro e. Ainekoguse ruumala makro 3. Vali kirjeldusele vastav soojusülekande liik a. Energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu soojuskiirgus b. Energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu konvektsioon c
saavutamatu. o Molekulaarfüüsika käsitleb soojusnähtusi arvestades aine siseehitust. Aine koosneb osakestest, mille mõõtmed on kaduvväikesed ja millede arv on väga suur. Osakesed liiguvad kaootiliselt. Osakesed mõjustavad üksteist ja anuma seinu elastsete põrgetega. · Makro- ja mikromaailm. o Makroparameetrid: temperatuur, rõhk, tihedus, jõud, mehhaaniline töö, energia jne. o Mikroparameetrid: molekuli mass, molekuli kiirus, molekuli liikumishulk, molekulide kineetiline energia jne. · Aatomite ja molekulide mõõtmed. o Vesiniku molekuli diameeter 0,23 nm. Rasketel metallidel läbimõõt ligikaudu 1 nm. Võrdluseks - udupiisa läbimõõt 1000 nm. · Avogadro arv, Loschmidti arv.
* Lainepikkuse tähis , ühik [1m] * v = /T = f * Lainete liitumisel tekib interfrents ehk mõnes punktis liituvad lained võimendavad, teistes nõrgendavad üksteist. * Interfrentsi tingimuseks on lainepikkuste võrdsus. * Huygensi printsiip: keskkonna iga punkt, milleni laine on jõudnud, on ise uue elementaarlaine allikaks. 4.2. Soojusõpetus 4.2.1. Molekulaarfüüsika alused -) d = 10-10 m * Makroparameetrid: mass, ruumala, sõrk, temperatuur. * Mikroparameetrid: molekuli mass, molekulikiirus, molekuli kontsentratsioon. * Mudel on lähend tegelikkusele, kus on toodud vaid olulised asjad mida väiksem ja lähem ta on, seda parem on teda uurida. -) Mudelit kasutatakse väga väikeste asjade täpsemaks uurimiseks või vastupidi väga suurte asjade uurimiseks või mingisuguse asja uurimiseks, mis võib osutuda liiga ohtlikuks või on mõni asi liiga kallis. 4.2.2. Ideaalne gaas
Kuigi ruutkeskmine kiirus erineb keskmisest kiirusest (on sellest ca 9% suurem), ei hakka me nende vahel vahet tegema. Ideaalse gaasi omadusi saab kirjeldada, kasutades molrkulide masse, impulsse, keskmist kiirust jne. Neid suurusi nimetatakse mikroparameetriteks (kirjeldavad mikroosakesi). Mikroparameetreid on keeruline määrata, sellepärast kasutatakse nende asemel makroparameetreid, suurusi, mis kirjeldavad gaasihulka tervikuna. Nendeks on temperatuur, rõhk ja ruumala. Mikro- ja makroparameetrid on omavahel kindlal viisil seotud On kindlaks tehtud, et gaasikoguse temperatuur on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga E k . Seepärast öeldaksegi, et temperatuur on molekulide 38 liikumisenergia mõõduks. Gaasikoguse rõhk on samuti võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga. 2 Ek
annaabi.ee 
