Leidsid 33 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Molekulaarfüüsika". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
protses, konsentratsioon, mikroparameetrid, nüü, 1mol, isobaariline, soojus, molekulaarfüüsika, molekulmass, molaarmass, ainehulk, ainekogus, 1023, makroparameetrid, põrked, tõukejõud, makroparameeter, mikroparameeter, ruuduga, aineosakesed, olekuvõrrandid, isoprotsessid, konstantne, isopaarilineMolekulaarfüüsika käsitleb soojusprotsesse, lähtudes aine koosseisu kuuluvate aatomite (molekulide) soojusliikumisest. Gaaside kirjeldamisel kasutame ideaalse gaasi mudelit. Ideaalse gaasi korral jäetakse molekulidevahelised jõud arvestamata, mistõttu gaasi siseenergia on gaasi molekulide summaarne kineetiline energia. Gaasid tavatingimustes (veeldumistemperatuurist kõrgematel temperatuuridel ja normaalsetel rõhkudel) on küllalt hästi vaadeldavad ideaalse gaasina. 4.1 Mool, molaarmass, ühe molekuli mass Mool on SI-süsteemi ainehulga ühik. Mool on süsteemi ainehulk, mis sisaldab sama palju elementaarseid koostisosakesi, nagu on aatomeid 0,012 kilogrammis ¹²C (süsiniku isotoobis massiarvuga 12). Mooli kasutamisel peab täpsustama koostisosakeste tüüpi, milleks võivad olla aatomid, molekulid, ioonid, elektronid, mingid teised osakesed või eespool nimetatud osakeste kindlalt määratletud grupid. Meil on selleks molekulid ja üheaatomiliste molekulide korral aatomid.
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 () 1 mool on ainehulk, milles on Avogadro arv (NA = 6, 02 · 1023 1/mol) molekule. · Molaarmass () 1 mooli antud aine mass (kg/mol).
J Boltzmanni konstant: k = 1,38 10 -23 K 1 Avogadro arv (molekulide arv ühes moolis): N A = 6,02 10 23 mol Konstantide vaheline seos: R = k N A Soojusõpetus on füüsika osa, mis hõlmab molekulaarfüüsikat, termodünaamikat, 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
2.Seadused ja põhiprintsiibid: MKT võrrand ja alused- p=1/3*m0*n*v2 1)gaas koosneb molekulidest 2)molekulid on pidevas kaootilises liikumises 3)molekulide vahel on vastastikmõju Ideaalse gaasi olekuvõrrand-pV=m/MRT Isoprotsessid- Isoprotsess on gaasi oleku muutus, kus üks olekuparameetritest p, V, T jääb muutmatuks, aga teised muutuvad Isoprotsesside tunnused, graafikud, valemid, seadused: ISOTERMILINE ISOBAARILINE ISOK(H)OORILINE TUNNUS T=const p=const V=const VALEM p1V1=p2V2 V1/T1=V2/T2 p1/T1=p2/T2 p*V=const V/T=const p/T=const GRAAFIK SEADUS Jääval tempetatuuril Jääval rõhul antud Jääval ruumalal antud gaasikoguse gaasikoguse ruumala antud gaasikoguse
FÜÜSIKA I KONTROLLTÖÖ (II KURSUS) 1) Mis on molekulmass, tema tähis ja ühik? Molekulmass on ühe molekuli mass. Tähis m0 Ühik 1 kg 2) Mis on mool, tema tähis? 1 mool on ainehulk, milles on Avogadro arv molekule. Tähis 1 mol 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...
Molekulaarfüüsika 1. Loetle molekulaarkineetilise teooria kolm põhiseisukohta. Millist gaasi nimetatakse ideaalgaasiks? 1) Kõik ained koosnevad molekulidest(aatomitest) 2) Molekulid on pidevas liikumises(soojusliikumine) – lakkamatu, korrapäratu liikumine 3) Kõik aineosakesed on omavahel vastastikmõjus Ideaalgaas – molekulide vahel puudub vastastikmõju 2. Kuidas on määratletud aatommass, molekulmass, molaarmass, ainehulk 1 mool, Avogadro arv? Millised on nende suuruste mõõteühikute nimetused? Aatommass mrx– ühe aatomi mass (amü) Molekulmass Mr– ühe molekuli mass (amü) Molaarmass MX – ühe mooli mass (kg/mol) Ainehulk 1 mool –selline kogus ainet, mille mass grammides võrdub selle aine aatom- või molekulmassiga (mol), tähis (nüü) Avogadro arv NA – ühes moolis sisalduv aatomite või molekulide arv (1/mol) 3. Millised suurused määravad gaasi oleku (seisundi)?
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? rõhk, ruumala ja temperatuur, sest kui muudad ühte nendest
1. Loetle molekulaarkineetilise teooria kolm põhiseisukohta. Millist gaasi nimetatakse ideaalgaasiks? Kõik ained koosnevad molekulidest(aatomitest) Molekulid on pidevas liikumises(soojusliikumine) (lakkamatu ja korrapäratu liikumine) Kõik ained on omavahel vastastikmõkus. Ideaalgaas gaas, mille molekulidevaheline vastastikmõju puudub (vastastikmõju on nii nõrk, et me ei arvesta sellega) 2. Kuidas on määratletud aatommass, molekulmass, molaarmass, ainehulk 1 mool, Avogadro arv? Millised on nende suuruste mõõteühikute nimetused? Molaarmass on aine ühe moli mass. MX kg/mol Avogadro arv on ühes molis sisalduv aatomite arv. N A=6,02 x 10231/mol 1 mool on selline kogus ainet, mille mass grammides võrdub selle aine aatommassiga. Elemendi aatommassiks nim suhtelist suurust, mis leitakse jagades elemendi molekuli mass 1/12 süsiniku molekuli massiga
põhialused Gaaside molekulaarkineetiline teooria seletab gaaside omadusi lähtudes kolmest põhilisest eeldusest: Kõik gaasid koosnevad molekulidest. Tõestus: Molekule võib näha ja pildistada Molekulid on pidevas kaootilises liikumises Tõestus: Browni liikumine Molekulide vahel on vastastikmõju Tõestus: Kehade olemasolu ja võimatus neid lõputult kokku suruda KUI SUUR ON VEE MOLEKULI MASS? ·Vee keemiline valem on H2O · Vee molekulmass on 18 süsinikuühikut · 1u(süsinikuühiku) mass on 1,6 · 1027 kg · Vee molekuli mass on seega ·18 · 1,6 · 1027 = 2,88 · 1026 kg KUI SUUR ON VEE MOLEKULI LÄBIMÕÕT? Kasutame kaudset määramist 1 kilomool vett RUUMALA KAUDU KUI SUUR ON VEE MOLEKULI LÄBIMÕÕT? · Ühe kilomooli vee mass M on 18 kg · Ühe kilomooli vee ruumala on arvutatav valemist = M/V => V = M/, kus on vee tihedus ( = 1000 kg/ m3 ) · Ühe kilomooli vee ruumala V on
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) 2)molekulide põrked on elastsed molekulide kiirus põrgetel anuma seintega ei muutu 3)molekulide vahelisi vastastikmõjusid ei arvestata ideaalse gaasi olekuvõrrandit iseloomustab: p- rõhk 1Pa n- konsentratsioon 1m³ T- temperatuur 1K(kelvin) k- boltmanikonstant 1.38*10²³7 J/K R- universaalne gaasikonstant 8.31 J/(mol*K) p=nkT pV= m RT M Isoprotsessid pV pV T T Isoprotsessid- nim gaasi oleku muutumist, kus üks olekuparameetritest on konstantne (ei muutu) Isohooriline protsess- gaasi oleku muutumine jääval ruumalal (teodorandipudel lõkkes) gaasi rõhk on võrdeline temperatuuriga T p T p
3.4 Olekuvõrrand Markoskoopilised suurused iseloomustavad makrokehade olekut arvestamata molekulaarset ehitust. Nendeks on ruumala, rõhk ja temperatuur. Olekuvõrrand- võrrand mis väljendab temperatuuri, ruumala ja rõhu vahelist sõltuvust. m pV = RT p-rõhk (Pa), v-ruumala ( m 3 ), m-mass (kg), molaarmass M (kg/mol), R-gaasi universaal konstant, T-absoluutne temp (K) R- on arvuliselt tööga, mida teeb 1mol gaasi isobaarilisel paisumisel kui temperatuur tõuseb 1K võrra. Ainehulk- antud keha molekulide arvu ja 0,012kg süsiniku aatomite arvu suhe. N ν= ν −ainehulk , N-osakeste arv N a -6,02x 1023 mol−1 Na Molaarmass- 1 mooli ainemass M= m0 N A M- molaarmass ( kg/mol),
Kõik kehad koosnevad molekulidest Molekulid on pidevas kaootilises liikumises Kõikide kehade molekulid on seotud vastastikmõjuga Ideaalgaas on reaalse gaasi lihtsustatud mudel,(1)kus gaasimolekulid loetakse punktmassideks,(2)molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed ning (3) molekulide vahel puudub vastastikmõju. 2. Kuidas on määratletud aatommass, molekulmass, molaarmass, ainehulk 1 mool, Avogadro arv? Millised on nende suuruste mõõteühikute nimetused? Aatommass – ühe aatomi mass aatommassiühikutes – ühik 1/12 süsiniku aatomi C12 massist Molekulmass – ühe molekuli mass aatommassiühikustes – ühik Molaarmass - ühe mooli aine mass grammides – ühik g/mol Ainehulk 1 mool - on aine hulga ühik, mis sisaldab endas Avogadro
m/M*R=p1*V1/T1, sellest: M=m*R*T/p*V p*V=m/M*R*T m=M*P*V/R*T V=m*R*T/p*M T=M*p*V/m*R prõhk (Pa) Vruumala (m3) Ttemp (K) mmass(kg) Mmolaarmass(kg/mol) Runiversaalne gaasi konstant. R=8,31 J/mol*K . R=N A/K p=1/3*m0*n*v2=1/3*roo*v2=2/3*n*Ek Ek=2/3*k*T k=1,38*1023 p1*V1/T=p2*v2/T 3. Iseloomusta üht isoprotsessi: 1) Isotermiline protsess T=const. p1*V1 = p1*V2 Boyle'i Mariotte'i seadus Rõhu ja ruumala korrutis jääval temperatuuril on jääv! T=const. ja isotermiline graafik 2) Isobaariline protsess p=const. V1/T1 = V2/T2 (V2=V1*T2/T1) (T2=V2*T1/V1) GayLussac Jääval rõhul on ruumala ja temperatuuri suhe jääv! p=const. ja isobaariline graafik 3) Isohooriline protsess V=const. p1/T1 = p2/T2 (p2=T2*p1/T1) Charles'i seadus Jääval ruumalal on rõhu ja temperatuuri suhe jääv! V=const. ja isohooriline graafik 4. Millised on molekulaarkineetilise teooria põhialused ja milliste katsetega illustreeriks?
Molekuli mõõtmed: mass 10e-27g , kg 10e-26 , molekulide suurusjärk d=10e-10m. Na=6,02*10e23 1/mol. Makroparameeter - füüsikalised suurused, mille abil ainet makroskoopiliselt kirjeldatakse , vastavalt teooriat makrokäsitluseks. Makrokäsitlus lähtub sellest, et aine koosneb osakestest. Mikroparameeter on seotud molekulide ja nende liikumisega. Kõigi mikroparameetrite oluliseks tunnuseks on see, et nad iseloomustavad ainet molekulaarsena. Konsentratsioon osakeste arv ühes ruumalaühikus. Ideaalne gaas lihtsaim gaasi mudel. 3 põhipunkti 1) molekulid on punktmassid. V=0. 2) molekulide põrked anuma seintel on absoluutselt elastne (molekuli kiiruse arvväärtus põrkel ei muutu) 3)Molekulide vahel ei ole vastastikmõju. Normaaltingimused : P0= 101325Pa, T=273K. Temperatuur suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisnudit. Soojushulk - siseenergia hulk, mille keha soojuse vahetamise teel saab või ära annab
Laine levimiskiirus fikseeritud faasi levimise kiirus. Molekulaarkineetilise teooria põhiseisukohad: 1)kõik ained koosnevad molekulidest 2)kõik aineosakesed on lakkamatus korrapäratusliikumises- soojusliikumine a)Browni liikumine b)difusioon- ühe aine osakeste liikumine teise aine osakeste vahel. 3)Kõik aine osakesed on vastastikmõjus. Aatomeid ja molekule iseloomustavad suurused: 1) aatomi (molekuli) mass 2) aatommass 3) molekulmass 4)ainehulk mol 5) Avogadro arv 6)Molaarmass 7) konsentratsioon n Ideaalgaas gaas, mille molekulide vahel vastastikmõju puudub. Ideaalse gaaasi poolt anuma seintele avaldatav rõhk on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga. Gaaside kineetilise teooria põhivõrrand: Temperatuur molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia näitaja. Absoluutne temperatuur T- väljendab otseselt molekulide kaootilise liikumise ehk soojusliikumise intensiivsust.
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 üks gaasi olekuparameeter ei muutu iso-sama 1)isotermiline protsess Temp.ei muutu Rõhk on pöörvõrdeline ruumalga p1V1=p2V2 2)isobaariline protsess p ei muutu ruumala on võrdeline temperatuuriga V1=T1 V2=T2 3)isokooriline protsess ei muutu Rõhk on võrdeline temp p1=T1 p2=T2
kirjeldamisel. Nendeks on suurused, mida on võimalik hõlpsasti mõõta, näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur . Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nimetatakse ka olekuparameetriteks. Olek ei tähenda siin mitte agregaatolekut, vaid ainekoguse seisundit, mis on määratud olekuparameetrite p, V ja T konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter. 4.1.1. Temperatuur, soojus ja siseenergia Soojusõpetuse üheks põhimõisteks on temperatuur. Temperatuuril ei ole lühikest ja kõikehõlmavat definitsiooni. Sageli öeldakse , et temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga. Molekulide soojusliikumine esineb mitmel kujul. Tahkistes molekulid võnguvad kindlate tasakaaluasendite ümber, vedelikes toimub lisaks võnkumisele veel
Üleslükkejõud F gV p vedeliku või gaasi tihedus, V keha poolt väljatõrjutud ruumala I. Termodünaamika Ideaalse gaasi m J olekuvõrrand pV RT m gaasi mass, M gaasi molaarmass, R universaalne gaasikonstant R 8,31 M K mol p1V1 pV
c on erisoojus, 2) sulamisel ja tahkumiselQ= lambda*m , kus on sulamissoojus 3)aurustumisel ja kondenseerumisel Q=L*m , kus L on aurustumissoojus 4)kütuse põlemisel q=Q*M, kus q on kütteväärtus Gaasi rõhk p on tingitud gaasimolekulide põrgetest vastu anuma seinu p=1/3*m0*n*v^2, kus m0 on molekuli mass, n molekulide arv ruumalaühikus ehk kontsentratsioon ja v^2 molekulide kiiruste ruutude keskväärtus.Ideaalse gaasi olekuvõõrand p*V=m/M*R*T, kus m on gaasi mass, M gaasi molaarmass, R=8.31 J/mol*K universaalne gaasikonstant. Võrrand tähendab seda, et gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline selle absoluutse temperatuuriga. Gaasi rõhu sõltuvus massipunktide liikumise keskmisest kineetilisest energiast: p=2/3nEkin Ekin=3/2kT . Ideaalse gaasi siseenergia (U) on ideaalse gaasi massipunktide kineetiliste energiate summa: U=Ekin,i=NEkin=N3/2kT. 2Analüüsige isotermilist protsessi gaasilise süsteemi puhul. Kirjutage isotermi
Mehaaniline võimsus. Kasutegur. Keha energia on jääv. Energia ei saa tekkida ega kaduda. See võib vaid muunduda ühest liigist teise või kanduda ühelt kehalt teisele. Mehaaniline võimsus on töö tegemise kiirus. See näitab palju tööd tehakse ajaühikus. Võimsuse tähis on N ning ühik on [W]- vatt. N=A/t. Mehhanismi kasutegur on kasuliku töö ja kogu tehtud töö suhe. =Akasulik/Akogu. Nr 19. Mikro- ja makrokäsitlus. Ainehulk. Mool. Avogadro arv. Molekulmass. Molaarmass. Aineosakeste kontsentratsioon. Mikrokäsitlus on aine iseloomustamine mikroparameetrite järgi (osakese tasemel- üksiku molekuli- iselooomustamine). Makrokäsitlus on aine iseloomustamine makroparameetrite järgi (ainehulka käsitletakse, kui tervikut). Makrokäsitluses iseloomustatakse aineid olekuparameetrite abil- rõhk, temperatuur ja ruumala. Olekuparameetriks ei ole aga mass, kuna massi koguse suurusest ei olene aine olek. Mool on ainehulk, milles on Avogadro arv molekule
oleku kirjeldamisel – ainekoguse mass (m), rõhk (p), ruumala (V), temperatuur (T). Gaasikoguse rõhk (p) ja temperatuur (T) on võrdelised molekulide keskmise kineetilise m0 v́ 2 energiaga. p n ∙ m0 ∙ v́ T É k = 2 2 c. Ideaalse gaasi olekuvõrrand m pV = RT p – rõhk (Pa), V – ruumala (m3), m – mass (kg), M – molaarmass (kg/mol), R – M universaalse gaasi konstant (8,31 J/mol*K), T – temperatuur (K) d. Isoprotsessid Isotermiline – temperatuur on jääv, muutuvad rõhk ja ruumala T =const → pV =const → p 1 ∙ V 1= p2 ∙ V 2 Isobaariline – rõhk on jääv, muutuvad ruumala ja temperatuur V V V p=const → =const → 1 = 2 T T 1 T2 Isohooriline – ruumala on jääv, muutuvad temperatuur ja rõhk T T T
Soojusliikumine on aineosakeste pidev korrapäratu liikumine. Liikumiste iseloom eri agregaatolekutes: - tahkes kehas võnguvad ümber tasakaaluasendi - vedelikus võnguvad ja siirduvad aeg-ajalt ühest tasakaaluasendist teise - gaasis liiguvad korrapäratult põrkudes üksteise ja anuma seintega. 1 2 p = nmo v 2 = nE k , 3 3 Ideaalse gaasi m m gaasi mass, M gaasi molaarmass, J olekuvõrrand pV = RT R = 8,31 M R universaalne gaasikonstant K mol p1V1 p 2V2 p gaasi rõhk, V gaasi ruumala, T gaasi temperatuur = = const T1 T2 p, V, T on gaasi olekuparameetrid 1. p = const ehk isobaariline protsess V = f (T ) ehk Gay-
on molekulide arv ruumalas V). Molekulide keskmine kiirus on võrdne ainekoguses olevate kõikide molekulide kiiruste absoluutväärtuste summaga, mis on jagatud molekulide arvuga. Molekulaarfüüsika põhimõisted m terve gaasi koguse mass (kg) m0 aine ühe osakese mass (kg) 10-26 kg M ühe mooli mass (kg/mol) näide: M(Al)=27g/mol=0,027kg/mol=27*10-3kg/mol N aineosakeste arv aines NA avogradro arv 6,02*1023 1/mol. Iga aine ühes moolis osakeste arv n konsentratsioon, aineosakeste tihedus e. - aine hulk; moolide arv Valemid: m=N*m0 M=NA*m0 m=p*V n=N/V p=m/V =m/M =N/NA Olulisemad molekulaarfüüsika mõisted: Agregaatolek aine oleku vorm, mille määravad molekulide soojusliikumise iseärasused. See sõltub välistingimustest, peamiselt rõhust ja temperatuurist. Tavaliselt eristatakse kolme agregaat olekut: gaasilist, vedelat, tahket. Amorfne keha tahkis milles esineb aatomite või molekulide lähikorrastatus
Tallinna Ülikool Matemaatika ja Loodusteaduste Instituut Loodusteaduste osakond Soojusõpetuse lühikonspekt Tõnu Laas 2009-2010 2 Sisukord Sissejuhatus. Soojusõpetuse kaks erinevat käsitlusviisi.......................................................................3 I Molekulaarfüüsika ja termodünaamika..............................................................................................4 1.1.Molekulide mass ja mõõtmed....................................................................................................4 1.2. Süsteemi olek. Protsess. Tasakaaluline protsess.......................................................................4 1.3. Termodünaamika I printsiip..................................................................................
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)
Kui muutumatu on ruumala, nimetatakse protsessi isohooriliseks. Kui muutumatu on temperatuur, nimetatakse protsessi isotermiliseks. Isoprotsessid on ideaalse gaasi olekuvõrrandi rakendamise erijuhud. = m0v F = m*a = m*v/t 0 K = -273,15 °C p = C*1/V, kus T = const p = C1*T, kus V = const pV = m/M*RT (ideaalse gaasi olekuvõrrand) R = pV/T, kus m/M = 1 V = C1*T, kus p = const k võrdetegur energia ja abs. temperatuuri vahel m mass M molaarmass F jõud U siseenergia t temperatuur Celsiuse skaalal T temperatuur Kelvini skaalal t aeg impulss p rõhk (Pa, at, mmHg) V ruumala Q soojushulk (J, cal) T temperatuur m0 molekuli mass n molekulide kontsentratsioon (1/m³) v molekuli kiirus C1, R konstantne suurus
Leida kivi kineetiline ja potentsiaalne energia 2 sekundit peale liikumise algust. 11. Pall visati vertikaalselt üles ja ta kukkus maapinnale tagasi 8 s pärast. Leida algkiirus, millega pall üles visati ja suurima tõusu kõrgus. 12. Auto pidurdamisel kahaneb tema kiirus 5 sekundiga väärtuselt 100 km/h väärtuseni 10 km/h. Leida pidurdusjõu suurus ning kineetilise energia muutus kui auto mass on 500 kg. Soojusõpetus ja molekulaarfüüsika. 5.1. Soojusõpetuse (termodünaamika) ja molekulaarfüüsika vahekord. Suurtest (molekulide mõõtmetest palju suurematest) kehadest koosnevas isoleeritud mehhaanilises süsteemis ei kehti mehhaanilise energia jäävuse seadus kunagi täpselt, süsteemi mehhaaniline energia väheneb aja jooksul, energia "kaob" kuhugi. Näiteks väheneb igasuguse pendli võnkeamplituud aja jooksul, valemi (4.10) järgi väheneb siis ka pendli energia
säilitavad oma ruumala. (ruumelastsed kehad) Lainepikkus teepikkus, mille laine läbib perioodi jooksul. 3. Soojusõpetus 3.1. Ideaalne gaas ja termodünaamika alused Ideaalne gaas Molekulid on punktmassid Põrgetel anuma seintega kiirus ei muutu Molekulide vastastikmõju ei arvestata Kehtib seos n molekulaarne kontsentratsioon (1m-3) k Bolzmanni konstant (1,38 10-23) T absoluutne temperatuur (1K) m gaasikoguse mass M molaarmass () - ainehulk (mol) R universaalne gaasikonstant (8,31 ) Molekul aineosake, millel on sellele ainele iseloomulikud omadused Siseenergia keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summa Temperatuur füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga (Temperatuurist olenevad ruumala, rõhk, tihedus, eritakistus jne.)
*makroskoopilisi suurusi, mis üheselt iseloomustavad gaasi olekut, nim gaasi termodünaamiliseks parameetriks-kui vaadelda selle puhul mingi gaasi massi, siis V,p,T=const. *termodünaam. tasakaal- olek, mille puhul term.dünaam. parameetrid enam ei muutu, vt temp teemat *temperatuur-iseloomustab makrokeha kui süsteemi soojuslikku olekut ehk soojusastet.Termodünaamilise tasakaalu puhul on süsteemi kõigi osade temperatuur ühesugune. Temperatuuride erinevuse korral siirdub soojus kõrgema temperatuuriga osadelt madalama temperatuuriga osadele, kuni temperatuuride ühtlustumiseni. *Termodünaamiliseks süsteemiks nimetatakse reaalse või kujuteldava piirpinnaga piiritletud füüsikalist keha või kehade süsteemi, mis on termodünaamilise käsitluse aineks(elusorganism, planeet). Termodünaamilisi süsteeme on võimalik liigitada vastavalt sellele, millises vastastikmõjus nad on oma ümbrusega (isoleeritud-ei vaheta süsteemivälisega energiat ega
See süsteem on tasakaalus, kui süsteemi parameetrid jäävad muutumatuks. Tasakaalustatud olekus on gaasi kõiki- de osade rõhud ja temperatuurid võrdsed. Gaasi kolme oleku-parameetrit ning gaasi kogust omavahel siduvat võrrandit nimetatakse gaasi olekuvõrrandiks, mis oma üldkujul kan- nab Clapeyron - Mendelejevi võrrandi nime: m p V= R T = R T , (4) µ kus m - gaasi mass; - molaarmass (ühe mooli aine mass); v = m/ - moolide arv; R = 8.31441 ± 0.00026 J/(mol K) - gaasi universaalne konstant. Edaspidises kasutame väärtust R = 8.31 J/(mol K). NB! Mool on aine kogus, mille mass kilogrammides on arvuliselt võrdne aine molekulmassiga. Näiteks ühe mooli vee (H2O) mass on (1×2+16)×10-3 = 0.018 (kg). Iga gaasi moo- lis on Avogadro arv ( 6.02×1023 ) molekuli. Kõikide gaaside ühe mooli ruumala normaaltingimustes on 22.4 liitrit.
Keha soojumahtuvus võib sõltuda keha massist ja ainest, millest keha koosneb, Erisoojus- Ühikulise massiga keha soojumahtuvus. See suurus on kindel (const) antud aine jaoks ja selle suuruse leiab spetsiaalsest erisoojuse tabelist. Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik ühe kg aine soojendamiseks 1 kraadi võrra. Teadus erisoojust, saab valemi soojushulga jaoks. Termodünaamika II seadus. Selle seaduse põhimõte: ei ole võimalik ehitada sellist masinat, mis teeks tööd sel teel, et soojus kanduks külmemalt kehalt soojemale. Saksa teadlane Rudolf Clausius: Soojus ei sa üle kanduda külmemalt süsteemilt soojemale, ilma et sellega ei kaasneks teisi muudatusi nendes süsteemides või ümbritsevates kehades. Inglise teadlane Kelvin: Ei ole võimalik esile kutsuda sellist perioodilist protsessi, mille aisaks tulemuseks oleks töö ühestainsast allikast võestud soojuse arvel.
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
annaabi.ee 
