Molekulaarfüüsika alused (0)

Molekulaarfüüsika alused

• Molekulaarfüüsika põhialused: 1) Kõik ained koosnevad osakestest . 2) Oakesed on pidevas korrapäratus liikumises. 3) Osakeste vahel mõjuvad väikestel kaugustel nii tõmbe- kui ka tõukejõud.
  
• Soojusliikumine – aineosakeste pidev korrapäratu liikumine, mille iseloom sõltub aine agregaatolekust.
  
• Ainehulk (υ) – 1 mool on ainehulk, milles on Avogadro arv (NA = 6, 02 · 1023 1/mol) molekule.
  
• Molaarmass (μ) – 1 mooli antud aine mass (kg/mol).
  
• Molekulmass (m0) – ühe molekuli mass. m0 = M / NA.
  
• Ideaalne gaas – gaas, mille molekulide mõõtmeid pole vaja arvestada ja mille molekulidevaheline vastastikmõju on tähtsusetult väike.
  
• Rõhk – on arvuliselt võrdne pinnaühikule risti mõjuva jõuga. p = F / S [Pa = N / m2].
  
• Gaasi rõhk – on tingitud gaasimolekulide põrgetest vastu anuma seinu. p = 1/3m0nv2. m0 – molekuli mass; n – molekulide kontsentratsioon; v2 – molekulide kiiruste ruutude keskväärtus.
  
• Rõhk vedelikus – paigalolevas vedelikus sügavusel h on rõhk: p = gρh.
  
• Pascali seadus – vedelikule ja gaasile avaldatav rõhk antakse muutusteta edasi vedeliku või gaasi gasse punkti.
  
• Absoluutne temperatuur – on võrdeline molekulide korrapäratu liikumise keskmise kineetilise energiaga. Temp. iseloomustab süsteemi soojuslikku tasakaalu. Ek = 3/2kT = m0v2 / 2. Asendades eelmisse valemisse: p = 2/3nEk ja p = nkT (k – boltzmanni konstant, J/K)
  
• Ideaalse gaasi olekuvõrrand – antud gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline absoluutse temeperatuuriga. pV = (m / μ) RT. Seoseid : m / μ = υ; R = NAk.
  

 
Isoprotsessid :  
1) Boyle’i – Mariotte ’i seadus: isotermsel protsessil antud gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on jääv. T = const .  pV = const., seega kogu soojus läheb tööks (Q = A). Graafikuks hüperbool.
2) Gay – Lussaci seadus: isobaarilisel protsessil antud gaasikoguse ruumala ja temperatuuri suhe on jääv. p = const. V / T = const. Graafikuks sirge.
3) Charles’i seadus: isohoorilisel protsessil antud gaasikoguse rõhu ja temperatuuri suhte on jääv. V = const. p / T = const., seega kogu soojus läheb siseenergia muutmiseks (Q = ΔU). Graafikuks sirge.
4) Adiabaatiline protsess: selline protsess, mille käigus ei toimu soojusvahetust väliskeskkonnaga. Q = 0. Töö tegemine võimalik vaid siseenergia arvelt. –ΔU = A, seega töö tegemisel gaasi temperatuur langeb.  

• Siseenergia – keha kõikide molekulide korrapäratu liikumise kineetilsite energiate ja nende vastastikmõju potentsiaalsete energiate summa. Ideaalse gaasi puhul võrdeline absoluutse temperatuuriga. U = EkυNA = 3/2kTυNA = 3/2υRT. U0 = 3/2RT (ühe mooli gaasi siseenergia).
  
• Gaasi töö – Gaas teeb tööd vaid siis, kui muutub tema ruumala. A = pΔV. Isobaarilisel ja isotermilisel protsessil on ka oma töögraafik.
  
• Soojushulk – siseenergia hulk, mille keha saab või annab ära soojusülekandel ( soojusjuhtivus , konvektsioon, soojuskiirgus ).
  

1) Temperatuuri muutumine: Q = cm(T2 – T1); c – erisoojus.
2) Sulamine ja tahkumine: Q = λm; λ – sulamissoojus .
3) Aurustumisel ja kondenseerumisel: Q = Lm; L = aurustumissoojus.
4) Kütuse põletamisel: Q = qm; q – kütteväärtus.

• Termodünaamika I seadus – süsteemile antav soojushulk kulub tema poolt tehtavaks tööks ja tema siseenergia suurendamiseks . Q = A + ΔU. Ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat soojusmasinat, mille töö oleks suurem temale antud soojushulgast ehk I liiki igiliikurit pole võimalik ehitada.
  
• Termodünaamika II seadus – ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat soojusmasinat, mis muudaks kogu saadud soojushulga mehaaniliseks tööks ehk II liiki igiliikurit pole võimalik ehitada. Osa soojushulgast läheb alati jahutile.
  
• Soojusmasin – selline masin, mis teeb soojendilt saadud soojushulga arvel tööd. Ideaalne soojusmasin on ideaalse gaasiga Carnat’i tsüklit sooritav soojusmasin. η = A/Q1 = (T1 – T2) / T1 = (Q1 – Q2) / Q1; Q1 = A + Q2. Q1 – soojendilt saadud soojushulk. Q2 – jahutile antud soojushulk. η – soojusmasina kasutegur.
  
• Carnat’i (või kellegi sarnase) tsükkel – koosneb kahest vaheldumisi toimuvast isotermilisest ja adiabaatilisest protsessist. 1. isotermiline paisumine (keha saab soojushulga); 2. adiabaatiline paisumine; 3. isotermiline kokkusurumine (keha annab soojushulga jahutile); 4. adiabaatiline kokkusurumine. Graafik !
  
• Entroopia – süsteemi korrastamatuse mõõt. Kõik iseeneslikud protsessid toimuvad ühtlasema jaotuse ehk suurema korrastamatuse suunas. Mida kõrgem on entroopia, seda madalam on kvaliteet; kvaliteedi tõstmiseks on vaja teha tööd.