Küsimused gaaside ja molekulaarkineetilise teooria kohta 1) Võrdle ideaalse ja reaalse gaasi omadusi. Ideaalgaasis molekulide vastastikune toime puudub (elastseid põrkeid ei loeta vastastikuseks toimeks). Reaalgaasis on küll molekulide vastastikune toime nõrk, kui siiski nii suur, et ideaalgaasi iseloomustavad omadused enam ei kehti. Reaalsetes gaasides asuvad osakesed üksteisele nii lähedal, nende vahel tekivad Van der Waalsi jõud. Reaalsetes gaasides domineerivad osakeste vahelised tõmbejõud, tõukejõud on olulised, kui osakesed on üksteisele väga lähedal. Reaalsetel gaasidel on omaruumala, mis määrab gaasi kokkusurutavuse. Ideaalgaasis on osakeste omaruumala tühine võrreldes ruumalaga, milles nad liiguvad. Ideaalgaasi puhul sõltub osakeste ruutkeskmine kiirus ainult temperatuurist. Erinevalt ideaalgaasist muutub reaalgaas teataval rõhul ja temperatuuril vedelaks. Mida lähemal on gaas kondensatsiooni...
molekulide omavahelisel põrkumisel ja põrkumisel vastu anuma seina. Ideaalse gaasi olekuvõrrand seob 3e gaasi parameetrit: See on Clapeyroni võrrand. Nende 3e suuruse vaheline seos on konstantnesuurus, mis on ühe mooli gaasi puhul kõikidel gaasidel ühesugune. Seda nim unevrsaalseks gaasi konstandiks ja tähis on R. Medeleejev andis olekuvõrranditele sellise kuju: See on Medeleejevi Clapeyroni võrrands. Lähtudes molekulaarkineetilise teooria põhialusest, on tuletatud valem gaasi rõhu arvutamiseks: (m0=gaasi molekuli mass; V- molekuli kiiruse keskmine väärtus; n- molekulide konsentratsioon). Seda nim gaaside molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandiks. (Seob makroskoopilise suuruse rõhu mikroskoopiliste suurustega- molekuli iseloomustavate suurustega). Valem on nagu sillaks makro ja mikromaailma vahel. Kasutades molekuli keskmise kineetilise energia E valemit, saame kirj põhivõrrandi järgmisel kujul:
Kordamisküsimused kontrolltööks ,,Molekulaarfüüsika" 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
Soojusõpetus uurib aineosakeste soojuslikku liikumist. Molekulaarkineetilise teooria alused andis Ludwig Boltzmann. Gaaside molekulaarkineetilise teooria 3 põhieeldust: 1. Gaas koosneb molekulidest 2. Osakesed on pidevas kaootilises liikumises 3. Osakeste vahel on vastastikmõju Makrokäsitlus vaatleb ainet, kui tervikut, ei lähtu molekulaarsest ehitusest. (m, p, V, T) Mikrokäsitlus eeldab aine koosnemist osakestest Gaasi olekuparameetrid on p, V, T. Mikroparameeter – füüsikaline suurus mida kasutatakse mikro käsitluses aine kirjeldamiseks. Ideaalse gaasi mudel: 1. Molekulid on punktmassid 2
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?
termodünaamika alal Molekul Molekul on aine väikseim osake millel säilivad selle aine keemilised omadused. Nii on see keemias. Füüsikas on teisiti üksikul molekulil ei ole neid füüsikalisi omadusi, mis on ainel tervikuna(kõvadus, läbipaistvus, elektritakistus jne.) Füüsikas võib molekuliks nimetada nii molekuli keemilises mõttes kui üksikut aatomit. Molekulide mõõtmed on suurusjärgus 107 108 cm Gaaside molekulaarkineetilise teooria 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?
temperatuuride ühtlustumiseni. 4. Browni liikumine on nähtus, mis kujutab endast vedelikus või gaasis hõljuvate mikroskoopiliste osakeste korrapäratut liikumist. Browni liikumist on võimalik jälgida ka palja silmaga. Liikumine toimub kuna kaootiliselt liikuvad vedeliku või gaasi molekulid põrkavad kokku tahkete osakestega ning muudavad selle kiirust ja suunda. Browni liikumist on võimalik põhjendada ainult molekulaarkineetilise teooria põhjal. 5. Molekulaarkineetilise teooria kohaselt iseloomustab tasakaalustatud süsteemi temperatuur aatomite, molekulide ja teiste süsteemi moodustavate osakeste soojusliikumise intensiivsust. Mida suurem molekulide energia seda suurem temperatuur ja vastupidi. 6. Ideaalne gaas on reaalse gaasi lihtsaim mudel. Ideaalseks gaasiks nimetatakse sellist gaasi, mis käitub järgmiste seaduspärasuste järgi: a. Molekulide mõõtmed on tühised võrreldes molekulidevahelise
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? Põhilisteks eeldusteks on, et gaas koosneb molekulidest, mis on pidevas kaootilises liikumises ning nende vahel on vastastikmõju. N: gaas võib täita mistahes ruumi, seda saab kergelt kokku suruda, mõõta rõhku ja temp. N: vedelikus on aatomid pakitud üksteise kõrvale, seda on raske kokku suruda. Kui 5. sajandil esines esmakordselt hüpotees aine atomaarsest ehitusest ning et ainet võib jagada
Kordamisküsimused kontrolltööks „Molekulaarfüüsika“ 1. Loetle molekulaarkineetilise teooria kolm põhiseisukohta. Millist gaasi nimetatakse ideaalgaasiks? 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
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 9) Millised on molekulaarkineetilise teooria põhialused? Kõik ained koosnevad aineosakestest (molekulid; aatomid aineosakesed) Aineosakesed on pidevas korrapäratus liikumises. Aineosakeste vahel on vastastikmõju. 10)Milline on ideaalse gaasi mudel? Ideaalne gaas on selline gaas, mille molekulid on punktmassid (molekuli mõõtmed puuduvad). Molekulide põrked vastu nõu seina on absoluutselt elastsed (põrkel kiirus ei muutu). Molekulide vastastikmõju puudub (tähtsusetult väike).
24. Lähtudes seosest kiiruste vahel, tuletage seos kiirenduste vahel, nimetage need ja tehke joonis vektorite kohta. 25. Lähtudes normaalkiirenduse valemist, tuletage normaalkiirenduse valemid, mis sisaldavad pöörlemisraadiust. 45. Mis on inertsjõud? Kuidas näeb välja Newtoni II seadus inertsjõu olemasolul? Inertsjõud- Jõud, mille põhjustab taustsüsteemi kiirendus. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teoooria põhivõrrand. 100. Lähtudes töö valemist, tuletage gaasi töö valem. 105. Mis on ringprotsess? Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites?
on ainehulk, milles on Avogadro arv molekule. Ainehulga tähis on N ning ühik [mol]- mool. Avogadro arv on kontstant, mille väärtus on 6,02*1023 mol-1. Avogadro arvu tähis on Na. Molekulmass on keha massi ja selle osakeste arvu jagatis. m0=m/M=m/vNa=M/Na. Molaarmass on ühe mooli antud aine mass. Molaarmassi tähis on M ning ühik [kg/mol]-kilogrammi mooli kohta. Aineosakeste kontsentratsioon näitab aineosakeste hulka teatud ruumalaga aines. Kontsentratsiooni tähis on n. n=N/V. Nr 20. Molekulaarkineetilise teooria põhialused ja nende tõestamine (difusioon, Browni liikumine). Molekulaarkineetiline teooria uurib aine ehitust ja omadusi, lähtudes kujutlusest, et kõik kehad koosnevad aatomitest ja molekulidest. Kolm põhialust: 1) aine koosneb osakestest- aatomitest ja molekulidest; 2) need osakesed liiguvad kaootiliselt; 3) osakesed mõjutavad üksteist. Keha aatomite ja molekulide liikumine allub mehaanika seadustele.
Lisa füüsika KT 1.Klassikalise mehhaanika põhi ülesanne. 2.Soojusliku ja mehhaanilise maailma pildi erinevused ( mida uut tõi soojus maailma) . 3.Mida uurib termodünaamika? 4.Molekulaarkineetilise teooria põhialused. (3) 5. Nimeta mõned teadlased, kes uurisid soojusdünaamikat. 6.Termodünaamika 1. ja 2. seadus/printsiip. 7. Mis on entroopia? 8. Soojusjuhtivus, soojuskiirgus, soojusülekanne, konvektsioon. 9.Mis on temperatuur? 10. Küsimuste lehelt ,,miks" küsimused. 1. Klassikalise mehhaanika põhiülesandeks on leida keha asukoht ruumis igal ajahetkel. 2. Mehhaanilises maailmapildis- keha tasandil, vastastikmõju, pöörduvad protsessid.
Entroopia a) suurus, mis iseloomustab energia kvaliteeti (mida kõrgem kvaliteet seda madalam entroopia) b) iseloomustab TD süsteemi kaugust tasakaalulisest ja tasakaalutust (mida tasakaalulisem, seda suurem entroopia) c)iseloomustab mikrokäsitluses süsteemi osakeste jaotuse ühtlust http://www.abiks.pri.ee Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab ..S=..Q/T GAASI MOLEKULAARKINEETILISE TEOORIA PÕHIVÕRRAND Võrrandi tuletamisel vaadeldakse molekulide absoluutselt elastseid põrkeid vastu seina Liikumishulga (impulsi) muut ..(mv)=mv(mv)=2mv Newtoni II seadusest ..(mv)=F 1..t, kus F1 jõud millega molekul mõjutab seina F1=..(mv)/..t=2mv/..t Molekulide poolt seinale avaldatav rõhk. Kui seinale põrkub N molekuli siis F=NF1 ja rõhk p=F/S=NF1/S=2Nmv/S..t (*) Molekulide arv ruumalaühikus e konsentratsioon n=No/V Seinale S sattuvaid molekule on N=1/6No=1/6nV=1/6nv.
kellesse ta armus. 1876. aastal abiellus paar ning neile sündis 3 tütart ja 2 poega. · Boltzmann naases 1876. aastal Graz'i, kus ta elas edaspidi 14 aastat koos perega, sel perioodil tegi ta palju märkimisväärseid avastusi. 1885 sai ta Graz'i ülikooli presidendiks. Boltzmann koos Henriette von Aigentler'iga . Avastused ja saavutused · Boltzmann on üks molekulaarkineetilise teooria rajajaid. · Üks staatilise mehaanika pioneere. · Arendas edasi Maxwelli elektromagnetväljateooriat. · Tema auks on nimetatud Boltzmanni konstant. · Töötas välja Boltzmanni printsiibi. · Maxwell-Boltzmanni jaotusseadus. · Avastused termodünaamika vallas. Boltzmanni konstant on füüsikaline konstant, mis seob omavahel aineosakese
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. Kelvini skaala. 12. CK ja KC. 13. Rõhk. 14. Rõhu ühikud. Pa (paskal), mmHg, bar, at (atmosfäär) 15
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= 760mmHg=101325Pa Tehniline atmosfäär: 1at 1mmHg=133,28Pa 1bar=105Pa 6. Võrrand P= 1/3m0NV ongi oluliseim seos ideaalse gaasi mikoparameetrie n, mo ja v(kaetud) ning makroparameetrite p vahel.Seda seost nim ideaasle gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandiks 7. Rõhu sõltumine temperatuurist - Mida suurem on rõhk,seda kõrgem on temperatuur 8. Absoluutse temp skaala on Kelvinites 9. Isoprotsessideks nim. Gaasi oleku muutust,kui üks oleku parameeter jääb muutumatuks Isobaariline protsess on gaasi oleku muutus jääval rõhul isotermiline protsess on isohooriline protsess on 10. Ideaalse gaasi seadused isoprotsessides:
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
85. Mis on aatommass, molekulmass, mool ja molaarmass? 86. Mis on ideaalne gaas? 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. 91. Lähtudes Maxwelli jaotusseadusest, leidke tõenäoseim kiirus. 92. Lähtudes alljärgnevatest seostest, tuletage baromeetriline valem. 93. Lähtudes alljärgnevatest seostest, tuletage Boltzmanni jaotusseadus. Ellimineerige ka gaasi universaalkonstant. 94. Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. 95. Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. 96. Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. 97
Molekulaarkineetilise teooria käsitleb aine koosnemist osakestest ja nende liikumist. Erinevalt keemiast nim. Molekuliks sellist aineosakest, mis esineb soojusliikumises. 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. Temperatuu...
v= = f T m = m0 N Mass = m0 n Tihedus N Kontsentratsioon n= V M = m0 N A Molaarmass N Ainehulk (nüü) == NA m Ainehulk = M 1 Ideaalse gaasi molekulaarkineetilise p = m0 nv 2 3 teoori põhivõrrand 2 p= nE 3 3 Keskmine kineetiline energia E= kT 2 m Ideaalse gaasi olekuvõrrand pV = RT M p1V1 p 2V2 Gaasi olekute võrdelisus = T1 T2 p = nkT Q = c m t Soojushulk C = cm Soojusmahtuvus
Celsiuse skaala kraadiga, kuid alguspunkt märgib absoluutset nulltemperatuuri ( 273,15ºC). · Thomson sõnastas ümber termodünaamika teise seaduse ning avastas termoelektrilise nähtuse, mis sai nimeks Thomsoni efekt. · Osales USA ja Euroopa vahelise kaabli paigaldamises. · Tema järgi on oma nime saanud temperatuuri mõõtühik kelvin. Ludwig Boltzmann (1844 1906) · Austria füüsik, üks molekulaarkineetilise teooria rajajaid. · Boltzmann arendas edasi Maxwelli elektromagnetväljateooriat ja aitas seda populariseerida. · Ta kaitses kirglikult molekulaarkineetilist teooriat ning kandis peamist koormat võitluses molekulide olemasolu eitavate teadlaste seisukohtadega. · Tema auks on nimetatud Boltzmanni konstant . J k = 1,38 10 - 23
liikumine λ Laine levimiskiirus Perioodiline v = =λ f T liikumine m=m 0 ⋅N Mass p=m0 ⋅n Tihedus N Kontsentratsioon n= V M =m0 ⋅ N A Molaarmass N Ainehulk(nüü) ι= NA m Ainehulk ι= M 1 Ideaalse gaasi p= m0 n v 2 3 molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand 2 p= n ⋅ E 3 3 Keskmine kineetiline energia E= kT 2 m Ideaalse gaasi olekuvõrrand pV = RT M p1 V 1 p2 V 2 Gaasi olekute võrdelisus = T1 T2 p=nkT Q=cm(t 2−t 1) Soojushulk C=c ⋅ m Soojusmahtuvus Q= Δ U + A Termodünaamika esimese printsiibi matemaatiline väljendus A= p ⋅ Δ V Gaasi töö ΔQ Entroopia muut
(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 paigutuks nt:kuumas kohvis läheb metallist lusikas soojaks ka väljaulatuvast otsast);konvektsioon(soojus kandub edasi aine ümberpaigutumise tõttu, toimub vedelikes ja
3) Charlesi seadus: Jääval ruumalal on antud gaasihulga rõhk võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. 12. Ideaalse gaasi oleku võrrandi tuletamine? ?????????? 13. Soojusmasinad(Termodünaamika I ja II seadus). Soojusmasinad-Masinad mis teevad tööd soojuse arvel. 1) Kujutab endast jäävuse seadust: Suletud süsteemi energia ei muutu. 2) Ei ole võimalik valmistada sellist soojusmasinat kus kogu soojendajalt saadud soojushulk muutuks tööks. 14. Molekulaarkineetilise teooria põhiseisukohad ja järeldused. Kehad koosnevad molekulidest, need molekulid mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega ja need molekulid on pidevas liikumises. Molekulide olemasolu ja liikumist tõestab kõige paremini Browni liikumine. Keha temperatuur on võrdeline keha molekulide keskmise kineetilise energiaga. 15. Aurumine, kondenseerumine ja keemine. Aurustumine- Molekulide lahkumine ainest, kõigepealt lahkuvad kiiremad molekulid, sest neil
Õhus leviv heli on keskeltläbi 332 m/s Vee leviv heli on keskeltläbi 1450 m/s Raua leviv heli on keskeltläbi 4900 m/s Soojusõpetus 1. Mikrobarameetrid- füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Nt: molekuli mass, molekuli kiirus, molekuli mõõtmed. 2. Makrobarameetrid-füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine koguse kui terviku kirjeldamisel. Rõhk, ruumala, temperatuur 3. Soojusnähtusi seletatakse molekulaarkineetilise teooria ja termodünaamika abil. 4. Molekulide liikumise õpetus- molekulaar kineetiline teooria. 5. Termodünaamika- Temperatuuri muutus. 6. Molekuraalkineetiline teooria põhineb kolmel väitel: aine koosneb molekulidest, osakesed on pidevad liikumises, osakesed mõjutavad üksteist tõmbe ja tõukejõuduega. 7. Kaootiline liikumine- korrapäratu liikumine. Agregaatolekud: Tihke, gaasiline, vedel, plasma. 1
Impulsi jäävuse seadus - väliste mõjude puudumisel on süsteemi koguimpulss sinna kuuluvate kehade igasugusel vastastikmõjul jääv [m 1v1 - m2v2 = m1v1 ' + m2v2 '] Elastne põrge - kehad jäävad pärast põrget lahku Mitteelastne põrge - kehad jäävad kokku Gaasi rõhk tekib molekuli põrgetest vastu anuma seina Kontsentratsioon - osakeste arv ruumalaühikus [m -3] F = 1/3 m0 n S deltat v2 Rõhk [1/3 m0 n v-2] - molekulaarkineetilise energia põhivõrrand Reaktiivliikumine - liikumine, mille tekitab kehast eemale paiskuv kehaosa Hõõrdejõud/takistusjõud - jõud, mis takistab keha liikumist või liikuma hakkamist, hõõrdejõud on vastupidine keha liikumise suunale Seisuhõõrdejõud - suurem, kui liugehõõrdejõud [F h = -F] Liugehõõrdejõud [Fh = müü * N; N = mg] Veerehõõrdejõud - tunduvalt väiksem, kui liugehõõrdejõud. Tehnikas üritatakse minna
....................................................................................31 9. Termodünaamika II seadus......................................................................................................32 10. Ideaalse gaasi olekuvõrrand...................................................................................................32 11. Isoprotsessid..........................................................................................................................33 12. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand............................................................................34 13. Soojusmasin...........................................................................................................................35 14. Soojusmasina kasutegur.........................................................................................................36
TAUSTSÜSTEEM-on mingi objektiga seotud koordinaadite süsteem mille abil kirjeldatakse ühe keha asendit teiste kehade suhtes. Taustsüsteem koosneb 1)tasuskehast 2)selle kooordinaaadistikust 3)ajamõõtmisest TRAJEKTOOR-joon mida mõõda keha liigub LIIKUMISVÕRRAND-nim. Diferentsiaali võrrandit ,mis määrab keha või süsteemi dünaamika(x(t),y(t),z(t) r=(x,y,z) KIIRUS-nim vektorjaalset suurust mis võrdub nihke ja selle sooritamisek kulunud ajagavahemiku suhtega KIIRENDUS-nim kiiruse muutu ajaühikus . kiirendus näitab keha kiiruse muutumist ajaühikus. 2)Ühtlaselt kiireneva sirgjoonelise liikumise korral liigub keha sirgjoonelisel trajektooril kusjuures tema kiirendus on muutumatu. ÜTLASELT MUUTUV LIIKUMINE –on masspunkti või keha mehaaniline liikumine ,mille korral kirendus on konstantne. 3)KÕVERJOONELINE LIIKUMINE –on punktmassi või jäiga keha liikumine mille korral kiirus vektori s...
Molaarmass(M)- on ühe mooli aine mass grammides(g) Kontsentratsioon(n)- näitab molekulide arvu ruumalaühiku kohta (n=N/V) Avogadro arv- 6,022 X 10 astmel 23 Järgnev on lisainformatsioon(piletis pole seda otseselt küsitud) Olekuvõrrand(Mendelejev- Clapeyroni võrrand) pV = m/M * R*T 15 P- rõhk (1Pa) V-ruumala (1 m3) m/M on võrdne V(nüüga)- ainehulk (1 mol) R-universaalne gaasikonstant- 8.31 J/mol K T- temp kelvinites T= t+273 (1K) Molekulaarkineetilise teooria võrrand P= 1/3 n*m0*v2 v2 on antud juhul kiiruste ruutude keskmine, mis saadakse võttes kiirused ruutu ning jagades kiiruste arvuga. Vrk on ruutkeskmine kiirus- juurid v2 ja saadki ruutkeskmise kiiruse. 22. Molekulaarkineetilise teooria põhilaused ja nende tõestamine (difusioon, Browni liikumine). Molekulaarkineetilise teooria põhilaused ja nende tõestamine (difusioon, Browni liikumine).
V = 100 l = 0,1 m3 To = 273,15K p = 760 mm Hg = 101325 Pa T = 200 K cv õhk = 0,9261 kJ / m3 * K Q = Vo c´T Q = 0,1 m3 * ,9261 kJ / (m3 * K) * 200 K = 18,522kJ Vastus: Vajalik soojushulk on 18,522 kJ. 38 Balloonis mahuga 10 m3 on metaan rõhul 0,8 Mpa ja temperatuuriga 17ºC. Päikese kiirguse mõjul gaasi temperatuur tõuseb päeva jooksul 10ºC võrra. Millise soojushulga sai gaas? Kui palju suurenes rõhk balloonis? Metaani erisoojus arvutada molekulaarkineetilise teooria järgi. Metaan CH4 T1 = 273,15K+17=290,15K T2 = 273,15K+27=300,15K V = 10m3 =const p1 = 0,8*106 Pa p2 = ? Q=? Cv Cp Suhe Vabadusastmete arv kJ ( kmol K ) k = Cp / C v i Üheaatomiline gaas 12,56 20,93 1,67 3
Juhendaja:Dimitri Luppa Tartu 2010 Temperatuur Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi või keha 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. Molekulaarkineetilise teooria kohaselt iseloomustab tasakaalustatud süsteemi temperatuur aatomite, molekulide ja teiste süsteemi moodustavate osakeste soojusliikumise intensiivsust. Seda statistilises füüsika seadustega kirjeldades on temperatuur süsteemi (keha) mikroosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuuri mõõtmise seadet nimetatakse termomeetriks. Lihtsaima võimaluse temperatuuri kvantitatiivseks iseloomustamiseks annab
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 Avogadro arv 1 mool sisaldab 6,02*1023 osakest Molekulmass on ühe molekuli mass. Molaarmass M vastava aine ühe mooli mass Konsentratsioon n osakseste arv ruumalas N = NA m = M N n= V 25. Molekulaarkineetilise teooria põhialused ja nende tõestamine (difusioon, Browni liikumine). Molekulaarkineetiline teooria seletab soojusnähtusi makrokehades ja nende kehade siseehitust, lähtudes kujutlusest, et kõik kehad koosnevad kaootiliselt liikuvatest osakestest. Ülesandeks siduda üksikaatomite või -molekulide käitumise seaduspärasused makrokehade omadusi iseloomustavate suurustega Põhiväited: Aine koosneb osakestest Osakesed on soojusliikumises
Difraktsioon Laine paindumine tõkete taha. Käiguvahe kahe erineva teekonna vahe,mida laine läbib. Interferentsi maksimum Tekib siis, kui saavad kokku laineharjad. 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.
1. Temperatuur Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi või keha 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. Molekulaarkineetilise teooria kohaselt iseloomustab tasakaalustatud süsteemi temperatuur aatomite, molekulide ja teiste süsteemi moodustavate osakeste soojusliikumise intensiivsust. Seda statistilises füüsika seadustega kirjeldades on temperatuur süsteemi (keha) mikroosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Lihtsaima võimaluse temperatuuri kvantitatiivseks iseloomustamiseks annab mitmesuguste vedeliktermomeetrite kasutamine (vedeliku soojuspaisumise määr sõltub temperatuurist). Samas
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 = ...
V1/V2=T1/T2 Isokooriline protsess – protsess, kus temp tõusmisel 10C võrra suureneb iga gaasihulga rõhk 1/273 võrra selle gaasihulga rõhust temperatuuril 00C. p1/p2= T1/T2 12. Ideaalse gaasi olekuvõrrand – Ideaalne gaas on gaas, mille molekulide vahel vastastikuse mõjutuse jõud puuduvad. Clayperoni võrrand e. ideaalse gaasi oleku võrrand : pV=m/μ·RT (R-univ gaasi konst 8,31·103J/kmol·K) m-mass V-ruumala T-Temperatuur(K) μ- gaasimoolimass p-rõhk 13. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand – gaasi rõhu ja ruumala korrutis on võrdne 2/3 kõikide molekulide keskmise kineetilise energiaga. 14. Ülekandenähtused gaasides - Difusioon(massi ülekandmine) – läbikantava aine mass (dM) on võrdeline tiheduse gradiendiga (dσ/dx), pindalaga (dS) ja ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida võtab arvesse difteg (D). dM= - D(dσ/dx)dSdt D-difusioonitegur D=(temp)3/2/rõhk .
elastsed. 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. Graafik p-T teljestikus ühtlaselt kasvav! 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90. Lähtudes joonisest, tuletage molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. S m v p - m v m v =m v + p m v = -m v + p p = 2m v 91. Lähtudes Maxwelli jaotusseadusest, leidke tõenäoseim kiirus. mv 2 dn m 32 - 2 kT =( ) e 4v 2 n0 dv 2kT
m l p = m 0 nu 2 T = 2 (vedrupendel) = 3 kohta) k R (molekulaarkineetilise teooria I = Sv e n p = v gh (Pascali seadus) = põhivõrrand) R = R 0 (1 + t ) FÜ = v gV k (Archimedese seadus) t N Akj
ehk osakeste keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuur on keha siseenergia kvantitatiivne hinnang. Temperatuuri mõõtmiseks saab kasutada erinevaid keha omadusi näiteks keha ruumala muutuse, elektritakistuse muutuse vms kaudu. Termodünaamilise tasakaalu puhul on süsteemi kõigi osade temperatuur ühesugune. Temperatuuride erinevuse korral siirdub soojus kõrgema temperatuuriga osadelt madalama temperatuuriga osadele, kuni temperatuuride ühtlustumiseni. Molekulaarkineetilise teooria kohaselt iseloomustab tasakaalustatud süsteemi temperatuur aatomite, molekulide ja teiste süsteemi moodustavate osakeste soojusliikumise intensiivsust. Seda statistilises füüsika seadustega kirjeldades on temperatuur süsteemi (keha) mikroosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuuri kui füüsikalise suuruse täpne defineerimine osutub üllatavalt keeruliseks. Üks
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. Molekulaarkineetilise teooria põhialused põhinevad kolmel väitel: a) Aine koosneb molekulidest. b) Osakesed on pidevas liikumises. c) Osakesed mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega. Kauguse suurenedes osakeste vahel saavad õlekaalu tõmbejõud, kauguse üleliigsel vähenemisel aga tõukejõud.
või vähe erinevad. S1 r 86. Mis on ideaalne gaas? Ideaalne gaas on mudel, mis võimaldab klassikalise füüsika seisukohalt vaadelda See ongi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand. Sidusime makroparameetri rõhu mikroparameetritega r1 suurt hulka mikroosakesi (molekule) ja ühitada nad makrosuurusteks, mida saab mõõta
Kelvini skaala algab absoluutsest 0 temperatuurist see on temperatuur, mille puhul lakkab molekulide soojus liikumine. Sellest madalamat temperatuuri ei eksisteeri, seega seal miinus kraadid puuduvad. Kraadi pikkus on võrdne C kraadi pikkusega ( 1 oK = -273,15oC). Absoluutse temperatuuri seos Celsiuse skaalaga on T=t+273 Molekulaarkineetiline teooria ja tema põhi alused. Molekulaar füüsika on füüsika osa, milles õpitakse tundma aine ehitust ja omadusi, lähtudes molekulaarkineetilise teoori põhiseisukohtadest. Käesoleva sajandi alguseks oli loodud molekulaarkineetiline teooria, mis põhineb järgmistel seisukohtadel: 1) kõik ained koosnevad elementaarosakestest aatomitest (lihtained) ja molekulidest (liitained). 2) elementaarosakesed on pidevas kaootilises liikumises. 3) väikestel kaugustel (1Å) mõjuvad elementaarosakeste vahel tõmbe ja tõuke jõud. Neid seisukohti tõestatakse katsetega: aatomite ja molekulide olemasolu tõestab keemia
Madalal temperatuuril ja kõrgel rõhul pole see üldse rakendatav. Kõrgel rõhul põrkuvad osakesed tihedamalt, madalal temperatuuril läheb ideaalse gaasi ruumala nullilähedaseks. Reaalse gaasi molekulidel on lõplikud mõõtmed. Seetõttu ei pääse nad üksteisest takistuseta mööda vaid põrkuvad lisaks anuma seintele veel ka omavahel. Näit. Lõhn levib tegelikkuses aeglasemalt kui näitab arvutuse tulemus lähtudes ideaalse gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandist (~700 m/s). Reaalse gaasi molekulide vahel mõjuvad tõmbejõud, mis on umbes 10 molekuli läbimõõdu kaugusel küllalt arvestatavad. Reaalse gaas kokkusurumisel vastab ligikaudu ideaalse gaasi kokkusurumisele ainult teatud molekulide kauguste piir. Kui gaasi molekulid on üksteisest kaugemal kui 10 läbimõõtu kirjeldab ideaalse gaasi olekuvõrrand kuigivõrd gaasi käitumist. ·Sellest piirist lähemal muutub kokkusurumine lihtsamaks.
võngub harmooniliselt. Laineline liikumine võnkumiste edasikandumine ruumis. Ristlained- lained, kus võnkumine toimub lainete levimissuunaga risti. Pikilained- lained, kus võnkumise siht ühtib laine levimise suunaga. Lainepikkus- kahe lähima ühesuguses seisundis oleva punkti vaheline kaugus. 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
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.
koordinaat on x, hälve tasakaaluasendist, = 2 , laine levimise kiirus v = , 2 1 2 lainearv k = 2 . Lainevõrrand = . Sfäärilise laine lainefunktsioon x 2 v 2 t 2 = ( A r ) cos(t - kr + 0 ) . Gaasi mille parameetrid rahuldavad alati võrrandit pV = (m M ) RT (ehk ka kujul p = nkT ) nimetatakse ideaalseks gaasiks. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand p = (2 3)n , kus = m 0v 2 2 on molekuli keskmine kineetiline energia. Molekulide suhteline arv kiirustevahemikus v 1 kuni v 2 3 v2 leitakse valemiga N N = f (v )dv , kus f (v ) on Maxwelli jaotusfunktsioon., selle v1 m 0gh
kõikidesse teistesse punktidesse. H) Archimedese seadus igale vedelikus või gaasis asetsevale kehale mõjub üleslükkejõud, mis on võrdne selle keha poolt väljatõrjutud vedeliku või gaasi kaaluga. I) Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu elementaarjoa kohta J) Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu kohta K) Bernoulli võrrand reaalvedeliku statsionaarse voolu kohta 8. Molekulaarkineetiline teooria ja termodünaamika I alus (printsiip) a. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand b. Molekulide keskmise kineetilise energia ja gaasi absoluutse temperatuuri vaheline seos c. Gaasi töö. Soojushulk ja siseenergia d. Soojus ja töö isoprotsessidel e. Adiabaatiline protsess f. Maxwelli kiiruste jaotus g. Molekulide efektiivne diameeter, keskmine vaba tee pikkus ja keskmine põrgete arv ajaühikus A) Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand Gaasi rõhk on võrdne molekulide keskmise kineetilise energiaga ja nende arvuga ruumalaühikus
1.Skalaarid ja vektorid:Suurusi mille määramiseks piisab ainult arvväärtustest,nimetatakse skalaarideks. 18.Harmooniliste võnkumiste liitmine: -Kahe (aeg,mass,inertsimoment jne) Suurusi ,mida ühesuguse sagedusega(),samasihiliste,kuid erinevate iseloomustab arvväärtus(moodul) ja suund, nimetatakse amplituudidega ja algfaasidega võnkumise liitmisel on 31.Molekulaarkineetilise teoooria põhivõrrand: all vektoriks.1.Vektori korrutamine skalaariga: summaks jäle sama sagedusega harmooniline mõistetakse avaldist,mis seob gaasi molekulide 2.Vektorite liitmine: võnkumine.-Kahe samasihilise,kuid erineva sagedusega kineetilise energia gaasi rõhu ja ruumalaga.Molekulide 3
täidavad kiiresti kogu neile saadaoleva ruumala. · See näitab, et gaasi molekulid on üksteisest suhteliselt kaugel ning pidevas kaootilises liikumises. · Normaaltingimustel on gaasilised ained reeglina molekulaarsed, v.a inertgaasid, mis on atomaarsed. · Enamus gaase on madala molekulmassiga. · Erinevate gaaside mitmed füüsikalised omadused on väga sarnased, eriti madalatel rõhkudel. · Gaasi rõhk P on jõud F, mida gaas avaldab pindalaühikule: · Molekulaarkineetilise teooria raames tuleneb rõhk gaasi molekulide põrgetest vastu pinda: mida suurem on rõhk, seda rohkem on põrkeid või on põrked energiarikkamad. · Õhurõhku võib mõõta baromeetriga. Keskmine õhurõhk on 760 mmHg, mis vastab 1,01·105 paskalile (Pa). · Manomeeter on riist rõhu mõõtmiseks laboratoorses süsteemis. · Boyle'i-Mariotte'i seadus: kindla koguse gaasi ruumala konstantsel temperatuuril on pöördvõrdelises seoses tema rõhuga: V 1/P ehk PV = const (kui T ja n ei muutu)
annaabi.ee 
