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.
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...
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 Ideaalne gaas Lihtsaima gaasi mudel. See sisaldab kõike üldist, mis on omane kõikidele gaasidele.
Molekulaarfüüsika aluseks on molekulid (osakesed liiguvad, osakeste vahel on vastasmõju). Makroparameeter-mõõdetavad füüsikalised suurused(rõhk, temp,ruumala). Iseloomustavad ainet väliselt.Gaasi rõhk-tekib osakeste põrkeid Vastu keha.Molaarmass näitab ühemooli aine massi.Konsentratsioon-näitab osakeste arvu ruumala ühikus.Kelvini tempskaala-ehk absoluutse tempt skaala. Ideaalne gaas-on väga hõre gaas.Mikroparameetrid-iseloom ainet seesmiselt, ei Ole otseselt mõõdetavad(molekulmass, molekulikiirus, konsentratsioon). Gaasi rõhk on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga.Avogadro arv-osakeste arv ühes moolis aines.Temperatuur iseloomustab süsteemi või keha soojuslikku olekut. Celsiuse poolt leiutatud skaalaga termomeetril oli vee keemispunkt võetud 0 kraadiks ja jää sulamispunkt oli -100 kraadi. Molekulaarfüüsika põhivõrrand Gaasi rõhu sõltuvusest mikroparameetritest
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
3) Ainehulga mõiste, tähis ja ühik? Ainehulk, näitab, mitu mooli on ainet. Tähis (nüü) Ühik 1 mol 4) Molaarmass, tähis, ühik ja seos molekulmassiga. Molaarmass on 1 mooli aine mass. Tähis M Ühik kg/mol Seos molekulmassiga: M = m0 NA 5) Molekulide konstruktsioon, tema definitsiooni valem ja ühik. Molekulide konstruktsioon näitab 1 m³ olevate molekulide arvu. Tähis n Ühik 1/m³ n = N:V 6) Mis on mikroparameetrid? Too näiteid nende kohta. Ikroparameetrid on molekuli iseloomustavad parameetrid. Näited: M molaarmass; m - 1 molekuli mass; n molekulide konstruktsioon jne... 7) Mikroparameetrite seos makropaameeritega; molekuli mass ja aine mass; ainehulk ja molaarmass; kontsentratsioon ja ruumala; molekuli mass ja tihedus. 8) Loetle olekuparameetrid, nende tähised ja vastavad ühikud. Olekuparameetrid: p rõhk ; V ruumala ; m mass ; T temperatuur
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 energia ja kontsentratsioon (molekulide arv ruumalaühikus)). Ei saa vahetult mõõta. 17. Ideaalse ja reaalse gaasi mudel. Ideaalne gaas on lihtsaima gaasi mudel: a) molekulid on punktmassid b) molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed c) molekulide vahel pole vastastikmõju.
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)
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 ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel omadused: 1)molekulid on punktmassid (mõõtmeteta)
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
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. Soojusliikumine tahketes kehades. 9. Temperatuur. 10. Celsiuse skaala. 11
soojusliikumisel, on Vali üks: 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)
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 v - kiirus m/s s - nihe m h - kõrgus m
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
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? rõhk, ruumala ja temperatuur, sest kui muudad ühte nendest, siis muutub aine olek 5
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
kiiruste väärtus ei muutu, muutub kiiruse suund; molekulide vahelist vastastikmõju ei arvestata.Ideaalse gaasi olekuvõrrand seob omavahel gaasi ruumala V (m3), rõhu p (Pa) ja temperatuuri T (K) kui gaasi mass m (kg) ei muutu (m=const); M on gaasi molaarmass (kg/mol) ja R on universaalne gaasikonstant (R = 8,31 J/(molK). Isoprotsess on gaasi üleminek ühest olekust teise nii, et üks kolmest olekuparameetrist (p,V,T) ei muutu. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mis käsitlevad ainet molekulaarsena(nt molekuli mass,ruumala,kiirus, kineetiline energia jne), makroparameetrid käsitlevad ainet pidevana, ei arvesta kehade molekulaarse ehitusega(nt aine mass, gaasi/vedeliku rõhk,ruumala,temp, tihedus jne) Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand väidab, et gaasi rõhk sõltub gaasimolekulide kontsentratsioonist. Mehaanilist tööd tehakse kui keha liigub ja kehale mõjub jõud
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 Ek ja kontsentratsioon n (molekulide arv ruumalaühikus: n=N/V, kus N on molekulide arv ruumalas V). Molekulide keskmine kiirus on võrdne ainekoguses olevate kõikide molekulide kiiruste absoluutväärtuste summaga, mis on jagatud molekulide arvuga. Molekulaarfüüsika põhimõisted
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). Gaasikoguse rõhk (p) ja temperatuur (T) on võrdelised molekulide keskmise kineetilise
makroparameetriteks. Nendeks on mass, rõhk, ruumala ja temperatuur. Põhimõtteliselt on aga makroparameetreid teisigi (nt. tihedus). Kui on teada gaasi rõhk, ruumala ja temperatuur (p,V,T), on määratud selle gaasikoguse olek. Seetõttu nimetatakse neid olekuparameetriteks. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub selle tagajärjel veel vähemalt üks olekuparameeter. Mikroskoopilise ehk mikrokäsitluse korral lähtutakse aine iseloomustamisel ta molekulaarsest ehitusest. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mis on seotud molekulide ja nende liikumisega, nad iseloomustavad ainet molekulaarsena. Mikroparameetrid eeldavad molekulide olemasolu ning ei ole vahetult mõõdetavad, nad määratakse makroparameetrite kaudu. Tähtsaimad mikroparameetrid on molekulide kontsentratsioon n, keskmine kiirus , molekuli mass Ainehulk üks mool on ainehulk, milles molekulide või aatomite arv võrdub 0,012 kg süsimiku aatomite arvuga
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 Keskmine rõhk: 760 mmHg = 0
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); molekulide kontsentratsioon(n) MÕLEMAD KÄSITLUSED MOODUSTAVAD TERVIKU. MIKS JUST GAASID? Gaas on molekulaarkineetilise teooria seisukohast lähtudes kõige kergemini uuritav sest gaas: Täidab alati kogu ruumi On kergesti kokkusurutav Gaasi rõhku ja temperatuuri on lihtne mõõta Seepärast alustasid molekulaarkineetilise teooria rajajad uuringuid just gaasidest. Mudelite kasutamine
vastastikmõju. PV = m/M×RT Reaalne gaas erineb ideaalsest gaasist selle poolest, et tuleb 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
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. Näiteks vesi üle 100*C normaalrõhul (ülekuumenenud vesi) või vesi alla 0*C normaalrõhul (allajahtunud vesi). Metastabiilne seisund ei säili lõpmata kaua. · Mikrokäsitlus füüsikaliste nähtuste uurimisel--käsitlus, kus eeldatakse aine koosnemist molekulidest. · Mikroparameetrid--füüsikalised suurused, mida kasutatakse mikrokäsitluses. Need suurused defineeritakse, eeldades aine koosnemist molekulidest. · Millimeeter elavhõbedasammast--rõhu ühik 760 mm Hg = 1,013*105 Pa. · Molekul--molekulaarfüüsikas vähim osake, millest ained koosnevad ja mis on pidevas kaootilises liikumises. · Molekulaarkineetiline teooria--teooria, mis seletab füüsikalisi nähtusi lähtudes aine molekulaarsest ehitusest ja molekulide kaootilisest liikumisest.
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 Temperatuur- suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit Soojushulk- siseenergia, mille keha soojusvahetusel saab või ära annab Isotermiline protsess- jääval temperatuuril on antud gaasimassi rõhu ja ruumala korrutis
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, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel (nt molekuli mass, molekuli kiirus, molekulide keskmine kiirus, molekulide keskmine kineetiline energia ja kontsentratsioon (molekulide arv ruumalaühikus). Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga. Temperatuuriskaalad: Celsiuse skaala, Fahrenheiti skaala ja absoluutne temperatuuriskaala (Kelvini skaala)
Isobaarne protsess - ei muutu rõhk ja ideaalse ruumala on võrdeline absoluutse to V1/V2=T1/T2 selle protsessi käigus ei muutu rõhk seega peavad ruumala ja temperatuur teineteisega võrdeliselt muutuma ehk soojuhulk jaguneb gaasi paisumise töö ja siseenergia suurenemise 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)
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. seadus ütleb, et keha siseenergia muut on võrdne kehale antud soojushulga ja väliste jõudude poolt tehtud töö summaga. U = Q + A 2
Kui käiguvahe on täisarv. Miinimum Kokku peavad saama lainehari ja lainelohk. Hygensi printsiip - Printsiibi järgi on keskkonna iga punkt, milleni laine on jõudnud, iga uue 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
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
1 Makrokäsitlus vaadeldakse gaasi kui tervikut. Suurusi, mis ei eelda aine koosnemist osakestest, nimetatakse makroparameetriteks: (m, p, V, T, , t.) p, V, T olekuparameetrid, mis määravad gaasi oleku. Kui üks parameeter muutub, peavad ka teised muutuma. Olek ei tähenda mitte vedel, gaasiline, tahke, vaid p, V, T kindlaid väärtusi. Olulisem praktiliste ülesannete lahendamise juures. 2 Mikrokäsitlus eeldab aine koosnemist osakestest. Mikroparameetrid ei ole vahetult mõõdetavad vaid määratakse makroparameetrite kaudu. Mikroparameetrid on: mo, v, n, po, E. Olulisem aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside mõistmise seisukohalt. 3 Ideaalne gaas : 1) molekulid on punktmassid 2) molekulide põrked anuma seintega on elastsed 3) molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid, puuduvad tõmbe ja tõukejõud. · Gaasi rõhk tekib molekulide põrgetest vastu anuma seina. Gaasi rõhk anuma seinale
Suurusi, mis ei eelda aine koosnemist osakestest, nimetatakse makroparameetriteks: (m, p, V, T, , t.) p, V, T – olekuparameetrid, mis määravad gaasi oleku. Kui üks parameeter muutub, peavad ka teised muutuma. Olek ei tähenda mitte vedel, gaasiline, tahke, vaid p, V, T kindlaid väärtusi. Olulisem praktiliste ülesannete lahendamise juures. Mikrokäsitlus – eeldab aine koosnemist osakestest. Mikroparameetrid ei ole vahetult mõõdetavad vaid määratakse makroparameetrite kaudu. Mikroparameetrid on: mo, v, n, po, E. Olulisem aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside mõistmise seisukohalt. Ideaalne gaas : 1) molekulid on punktmassid 2) molekulide põrked anuma seintega on elastsed 3) molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid, puuduvad tõmbe ja tõukejõud.
Makrokäsitlus vaadeldakse gaasi kui tervikut. Suurusi, mis ei eelda aine koosnemist osakestest, nimetatakse makroparameetriteks: (m, p, V, T, , t.) p, V, T olekuparameetrid, mis määravad gaasi oleku. Kui üks parameeter muutub, peavad ka teised muutuma. Olek ei tähenda mitte vedel, gaasiline, tahke, vaid p, V, T kindlaid väärtusi. Olulisem praktiliste ülesannete lahendamise juures. Mikrokäsitlus eeldab aine koosnemist osakestest. Mikroparameetrid ei ole vahetult mõõdetavad vaid määratakse makroparameetrite kaudu. Mikroparameetrid on: mo, v, n, po, E. Olulisem aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside mõistmise seisukohalt. Ideaalne gaas : 1) molekulid on punktmassid 2) molekulide põrked anuma seintega on elastsed 3) molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid, puuduvad tõmbe ja tõukejõud. Gaasi rõhk tekib molekulide põrgetest vastu anuma seina
mootmetest. Molekulide keskmine kineetiline energia on suurem kui molekulide vaheline potent- siaalne energia. Gaasides toimib: Pascali seadus; gaasisamba poolt avaldatav rohk; uleslukkejoud. Plasma on taielikult ioniseeritud gaas: elektronid on aatomituumade umbert lahti rebitud. Plas- ma tekitamiseks tuleb gaasi kas kuumutada voi rakendada sellele tugevat elektromagnetvalja. 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;
infraspektroskoopiat, valguse hajumiset valgu kristallides ja muid eksperimentaalseid füüsikalisi uurimismeetodeid. 5. Rakus toimuva ainete transpordi modelleerimiseks kasutatav mudel, mis põhineb molekulide soojus liikumisel on Browni mootor 6. Geokronoloogiaon: radioaktiivsete isotoopide meetod kivimite vanuse määramisel 7. Ökoloogias ja majandusteaduses on üheks uurimisprobleemisk, kuidas üksikute objektide mikroparameetrid määravad ära süsteemi makroparameetrid. Millise füüsikaharu teoretilisi uurimismeetodeid sealjuures kasutatakse? statistiline füüsika 8. Meditsiinis kasutatakse siseelundite, ka loote uurimiseks helilaineid, mis liiguvad … ultraheli
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 (Avogadro arv) samasugust osakest (molekuli, aatomit) Molaarmass µ on 1 mooli aine mass kilogrammides •Termodünaamiline süsteem, selle tasakaaluolek ja oleku määravad põhiparameetrid Termodünaamiline süsteem on soojusnähtuste seisukohast vaadeldav kehade kogum (nt.
kasvab suletud süsteemis toimuvate soojuslike protsesside käigus. Seda võib matemaatiliselt kirjeldada järgmiselt: S 0. 4.2. Molekulaarfüüsika Molekulaarfüüsika kirjeldab ainete omadusi tuginedes kolmele eeldusele: · kõik ained koosnevad molekulidest; · molekulid on pidevas kaootilises liikumises (soojusliikumises); · molekulide vahel on vastastikmõju. 4 Molekulaarfüüsikas kasutatakse mikroparameetrid, mis on füüsikalised suurused, mida saab kasutada aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Nendeks on näiteks molekuli mass m0, molekuli kiirus v või nende keskmine kiirus v , molekulide keskmine kineetiline energia E k ja kontsentratsioon n (molekulide arv ruumalaühikus: n = N/V, kus N on molekulide arv ruumalas V ) . Molekulide keskmine kiirus on võrdne ainekoguses olevate kõikide molekulide kiiruste absoluutväärtuste summaga, mis on jagatud molekulide arvuga. Tihti
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. o Avogadro seadus: samades tingimustes (temperatuur, rõhk) sisaldavad kõikide gaaside võrdsed ruumalad võrdse arvu gaasimolekule.
* 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
Kui suurendatakse rõhku(ehk surutakse gaas kokku), muutub gaasi ruumala ning muutub temp. Makroparameetreid on lõpmatult, näiteks tihedus ja jõud, mis rakendatakse gaasi poolt seintele. Mikroskoopiline ehk mikrokäsitlus on viis iseloomustada ainet molekulaarsena ehk lähtutakse molekulaarsest ehitusest. Füüsikalisi suurusi, mida kasutatakse mikrokäsitluses nimetatakse mikroparameetriteks. Tänapäeval kasutatavad mikroparameetrid on molekuli mass(mo) ja kiirus (v kriips peal)- kuna molekule on ühes ruumalaühikus palju, kasutatakse keskmist kiirust, mis saadakse, kui jagatakse kõikide molekulide kiirus molekulide arvuga. Kolmandaks on kontsentratsioon(n), mis näitab mitu molekuli on ühes ruumalaühikus. Kuigi tegemist on kahe erineva käsitlusega, kasutatakse gaasikoguse kirjeldamisel mõlemaid parameetreid. Mikro-ja makrokäsitlus moodustavad terviku. Ainehulk(nüü)- näitab moolide arvu ( N/NA , m/M)
annaabi.ee 
