Leidsid 33 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "MOLFYSS". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
gaas, molekul, mool, molaarmass, olekuvõrrand, näidisülesanne, const, balloonis, avogadro, koguarv, soojus, rõhuühik, paskal, anumas, aatomid, moolis, koguarvu, ühikud, valemist, veemolekul, kraadid, normaalrõhk, õhurõhk, kuumem, lõpptemperatuur, ruutkeskmine, molekulaarfüüsika, ainehulk, 1023, teades, veemolekuli, grammis, gaasikonstantMolekulaarfüüsika 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.
molekulide vastastikmõju potentsiaalse energia summa, ideaalse gaasi korral aga summaarne kineetiline energia. Soojushulk on energia, mis antakse kehale soojendamisel, või võetakse kehalt jahutamisel. Soojushulk arvutatakse valemist Q = c m T , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja T temperatuuri muut. Isobaarsel protsessil tehtud töö A = p V , kus p on rõhk ja V ruumala muut. 1 Näidisülesanne 1. Gaas sai soojushulga 100 J ja tegi tööd 140 J. Kuidas ja kui palju muutus tema siseenergia? Lahendus. Teeme lihtsa joonise, mis Antud: näitab, et gaas saab mingi Q = 100 J soojushulga ja teeb paisumisel A = 140 J mingi hulga tööd. U = ? Antud ülesandes lähtume termodünaamika I seadusest, mille kohaselt keha poolt saadud või äraantud soojushulk avaldub keha siseenergia muudu ja
Rõhk on füüsikaline suurus, mis näitab F ühikulisele pinnale mõjuvat jõudu: p = , kus p on rõhk (Pa), S on pindala (m 2) ja S F on sellele pindalale (S) mõjuv jõud (N). Rõhuühikuid: Paskal (Pa); tehniline atmosfäär (1 at = 1 kgf/cm2 = 98066,5 Pa); elavhõbedasamba kõrgus (1 mmHg = 133 Pa); looduslik atmosfäär (normaalrõhk) (1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa); baar (1 bar = 100000 Pa). Ideaalse gaasi olekuvõrrand ja isoprotsessid. Ideaalne gaas on tegeliku (reaalse) gaasi mudel, kus: a) molekulid loetakse punktmassideks; b) molekulide põrgetel anuma seinaga nende kiiruste väärtus ei muutu, muutub ainult kiiruse suund; c) molekulide vahelist vastastikmõju ei arvestata. Ideaalse gaasi m olekuvõrrand (Clapeyron'i võrrand) pV = RT seob omavahel gaasi ruumala V µ
kirjanduses kG) kgf/cm2 , mida samastatakse tehnilise atmosfääriga "at" 1at=1kgf/cm 2 =98066,5 Pa 105 Pa. Rõhuühikuks kasutatakse veel mmHg. Normaalrõhuks loetakse 760 mmHg, mis on võrdne ühe loodusliku atmosfääriga (atm). Kõrvaloleval joonisel on kujutatud kinnine anum, milles on gaasi molekulid. Molekulid liiguvad anumas kaootiliselt. Võib arvata, et igas suunas liigub võrdne arv molekulidest. Seega igas suunas liigub 1/3 molekulidest (kolmemõõtmeline ruum) saab näidata, et gaasi rõhk: 2 p = 1/3 nmv ,kus n molekulide arv ruumalaühikus ehk molekulide kontsentratsiion,
Nr 18. Mehaanilise koguenergia jäävuse seadus. 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
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),
...................................................26 3. Molekul....................................................................................................................................27 4. Molekulmass............................................................................................................................27 3 5. Molaarmass..............................................................................................................................27 6. Rõhk.........................................................................................................................................28 7. Temperatuur.............................................................................................................................29 8. Termodünaamika I seadus.......................................................
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). · 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].
.................................................................................................5 1.4. Temperatuur ja temperatuuri mõõtmine....................................................................................5 1.5. Rõhk ja rõhu mõõtmine............................................................................................................7 1.6. Soojuspaisumine. Vee anomaalne käitumine. Soojuspaisumine ja mehaanilised pinged.........7 1.7. Ideaalse gaasi olekuvõrrand......................................................................................................9 II Gaaside kineetiline teooria..............................................................................................................12 2.1. Gaaside kineetilise teooria põhialused....................................................................................12 2.2. Temperatuur ja siseenergia....................................................................................
Molekulaarfüüsika 1.Mikroparameetrid Molekulmass- m0 (kg) Molekulide keskmine kiirus- v 1m/s Molekulide konsentratsioon- molekulide arv 1m3 =m-3 Molekulide keskmine kineetiline energia 1J (8)Molaarmass- ühe mooli mass M M = (9)Ainehulk- µ-nüü 1mol µ= 1mol=ainekogus milles on avokadro arv molecule 6*1023(1/mol) mol-1 µ= 2.Makroparameetrid Füüsikalised suurused mis iseloomustavad suurt aine kogust Aine mass- m(kg) Rõhk- p= Ruumala V(m3) Temperatuur t(c) T(K) =273 Tihedus: S= S=m0*n 3.Ideaalse gaasi mudeli lihtsustused: 1)Molekulid on punktmassid(ei arvestata ruumala, arvestatakse massi) 2)Molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed(põrkel kiiruse väärtus ei muutu) Molekuli energia ei lähe kaduma) 3)Tõmbe ja tõukejõud molekulide vahel puuduvad. 4.Temperatuur: Füüsikaline suurus(makroparameeter) mis iseloomustab keha(kehade süsteemi soojuslikku tasakaaluolekut. Tempe
kaootilises liikumises Temperatuur- iseloomustab keha soojuslikku seisundit; molekulide liikumise keskmise kineetilise energia ja siseenergia mõõt (t) Absoluutne temperatuur- temperatuur Kelvini skaalal (T) Absoluutne nulltemperatuur- temperatuur, mille saavutamisel molekulid lakkavad liikumast Ideaalne gaas- lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju Mool- ainehulk, mis sisaldab Avogadro arvuga võrdse arvu molekule või aatomeid (mol) Avogadro arv- aatomite või molekulide arv ühes moolis aines (N A) Molaarmass- ühe mooli aine mass (M) Ainehulk moolides- (nüü)=m/M ; (nüü)=aine hulk moolides(mol) m=aine mass(kg) M=molaarmass(kg/mol) Molekulide konsentratsioon- (n) Molekulide keskmine kiirus- (v) Boltzmanni konstant- energiat ja absoluutset temperatuuri siduv võrdetegur (k) Siseenergia- keha molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. Mõõdetakse
Avogadro seadus: Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule (või väärisgaaside korral aatomeid). Kui normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk molaarruumala Vm = 22,4 dm³/mol, siis standardtingimustel Vm = 22,4 * 101 325/100 000 = 22,7dm ³/mol Põhilised ideaalgaaside seadused 1. Boyle`i seadus Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga (P). PV = const P1/P2 = V2/V1 2. Charles`i seadus Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses temperatuuriga. V/T = const V1/T1 = V2/T2 Kombineerides saame: P1V 1 P2V 2 P0V 0 T1 = T2 = T0 Seda seost kasutatakse gaaside mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt (rõhk P1, temperatuur T1) teistele (P2, T2), sealhulgas ka normaal- või standardtingimustele PVT 0 V0 = P0T
1 2 2 Gaasi rõhk: p= nmv = n Ek 3 3 Atmosfääri normaalrõhk: 1 atm = 101300 Pa = 1013 hPa = 1.013 bar = 760 mm Hg Aine hulk Mõisted: kõikide molekulide arv N, molekulide arv 1 moolis NA, aine hulk µ, molaarruumala Vm N Aine hulk: µ= NA Molaarmass: M =N A m m3 dm 3 Molaarruumala: V m =0,0224 =22,4 mol mol Ideaalne gaas Mõisted: gaasi rõhk p, gaasi ruumala V, moolide arv (mool - aine hulk kus sisaldub Avogadro arv (6,02 × 1023) loendatavat osakest μ, universaalne gaasikonstant 8.31 J/(mol*K) R, temperatuur T (K) pV Olekuvõrrand: =const ⇛ pV =μRTRT T Isobaariline protsess W =F Δ x F p= ⇛ F= pA A W =pA Δ x ⇛ A Δ x=V ⇛ W =p Δ V ⇛ W =p ( V 2−V 1 ) Termodünaamika 1. seadus Mõisted: soojushulk Q, siseenergia juurdekasv ∆U, töö W
Kui normaaltingimustel on 1,0 Vm 22,4dm 3 / mol mooli gaasi maht ehk molaarruumala , siis standardtingimustel 101235 Vm 22,4 22,7dm 3 / mol 100000 Põhilised ideaalgaaside seadused Boyle'i seadus.Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga (P). PV const 1.1 P1 V1 P2 V2 1.2 Charles'i seadus. Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses temperatuuriga. V const T 1.3 V1 V2 T1 T2 1.4 Kombineerides saab: 2 P1V1 P2V2 P 0V 0 T1 T2 T0 , 1.5
I.Ideaalgaaside seadused Mool on ainehulk, mis sisaldab 6,02·1023 ühesugust osakest. Molaarmass (M, g/mol) on ühe mooli aine molekulide (aatomite,ühe mooli ioonide) mass grammides. Avogadro seadus. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule (või väärisgaaside korrla aatomeid). Daltoni seadus. Keemileselt inaktiivsete gaaside segu üldrõhk võrdub segu moodustavate gaaside osarõhkude summaga, Osarõhk on rõhk, mis avaldaks gaas, kui teise gaase segus pooleks. Püld = p1 + p 2 + ... = p i pi = Püld X i X i -vastava gaasi moolimurd segus Gaasi suhteline tihedus on ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel (P,V, T) . GST on ühikuta suurus ja näitab, mitu korda on antud gaas teisest raskem või kergem m M D= 1 = 1 m2 M 2 Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel e 1 dm3 gaasi mass normaaltingimustel M gaas [ g mol ] 0 = dm 3 [
mehaaniline kui ka soojuslik koosmõju. Termodünaamilist süsteemi, millel puudub soojusvahetus väliskeskkonnaga (ka siis, kui termodünaamilise süsteemi temperatuur erineb väliskeskkonna temperatuurist), nimetatakse s o o j u s l i k u l t i s o l e e r i t u d ehk a d i a b a a t i l i s e k s s ü s t e e mi k s. Adiabaatiliseks termodünaamiliseks süsteemiks on näiteks soojuslikult ideaalselt isoleeritud anumasse paigutatud gaas.Sellist süsteemi, mis väliskeskkonnast on eraldatud samaaegselt adiabaatiliste (soojuslikult isoleeritud) ja mehaaniliselt absoluutselt jäikade pindadega, nimetatakse s u l e t u d ehk i s o l e e r i t u d t e r m o d ü n a a m i l i s e k s s ü s t e e m i k s. Isoleeritud termodünaamilise süsteemi ja väliskeskkonna vahel puudub nii soojuslik kui ka mehaaniline koosmõju. 1.2. Termodünaamiline keha.
v2ruutkeskmine kiirus 5) p=2/3*n*E pgaasi poolt tekitatud rõhk nkonsentratsioon Eenergia 6) p=n*k*T prõhk kBoltzmanni konstant 1,38*1023 J/K Ttemperatuur Kelvinites, T=t+273 2. Milline on antud füüsikalise suuruse mõõtühik? 1) Ainehulktähis (nüü) ; ühik mol 2) Temperatuurtähis T ; ühik K 3) Rõhk tähis p ; 1Pa=1N/m2 4) Ruumalatähis V ; ühik 1l = 1 dm3 ja 12l=0,012 m3 5) Tihedustähis roo ; ühik kg/m3 Molaarmasstähis M ; ühik g/mol Masstähis m ; ühik kg 3. Ideaalse gaasi olekuvõrrand: 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
Kuivõrd iga gaasi molekulis on normaaltingimustes ühesugune arv molekule, siis on ka korrutisel k*NA ühesugune väärtus. Seda korrutist nim. universaalseks gaasikonstandiks ja tähistatakse tähega R. R suuruse saame arvutada, teades, et ühe mooli gaasi jaoks normaaltingimustes on mooli ruumala 22,4dm 3. Paigutades arvud asemele saame: 1,013 * 22,4 / 2,73 , siis saamegi R väärtuseks 8,31 N*m/mol*K . SI-süsteemi puhul peab mooli asemel olema kmol ruumala = 22,4 m3 ja Avogadro on 6,023 * 1026 N/kmol . Boltzmann arvutas oma konstandi ka k=R/NA . Kuna N on kõigi molekulide arv gaasi massis m, ja NA on molekulide arv ühes moolis gaasis, siis: N = * NA . = m/ p*V = m/ *R*T Juhul, kui võtta ainult üks mool gaasi, siis saame seda võrrandit lihtsustada. Et aga =m/V, siis saame üles kirjutada gaasi tiheduse järgmiselt: = p*M/R*T M molekulmass. Isohoorilised protsessid (V=const.) : p*V=m/ *R*T | (:)
Gravitatsiooniseadus m1 m 2 F G G gravitatsioonikonstant r2 Suletud süsteemi moodustavate kehade impulsside summa ei muutu nende vastastikmõju tulemusel. Impulsi jäävuse seadus p const p mv keha impulss Elastsusjõud on võrdeline pikenemisega. Hooke'i seadus Fe kx k keha jäikus (1N/m), x keha deformatsioon e. pikenemine (1m) Toereaktsioon N mg cos mg raskusjõud, kaldenurk Amontons'i-Coulomb'i seadus Fh N Liugehõõrdejõud on võrdeline toereaktsiooniga.
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
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...
4. Soojusfüüsika Soojusfüüsika on füüsika osa, mis käsitleb nähtusi, mis seletuvad aine osakeste liikumisega. Aine osakesi nimetatakse siin alati molekulideks, olenemata aatomite arvust. Seega on soojusfüüsikas kasutatav ka mõiste üheaatomiline molekul. Soojusfüüsika on füüsika osa, mis hõlmab molekulaarfüüsikat, termodünaamikat ja aine ehituse aluseid. Jaotuse aluseks on see, kuidas ja milliseid soojusnähtusi kirjeldatakse. Selleks võib kasutada molekule iseloomustavaid suurusi nagu molekuli kiirus, impulss, mass jne. Sellist käsitlust nimetatakse molekulaarfüüsikaks. Soojusnähtusi saab kirjeldada ka kasutades kogu ainehulka iseloomustavaid suurusi nagu temperatuur, rõhk, ruumala
temperatuuriskaalaks, Kelvin on SI-süsteemi põhiühik temperatuuri mõõtmiseks ja mõõtühiku sümboliks on K. K=1,38*10astmel-23. Boltzmanni konstant on füüsikaline konstant, mis seob omavahel aineosakese energia ja aine temperatuuri. Em=i/2*k*T (Em on molekuli keskmine kineetiline energia, I on molekuli liikumise vabadusastme arv, k on Blotzmanni konstant, T on absoluutne temperatuur) Boltzmanni konstant saadakse universaalse gaasikonstandi jagamisel Avogadro arvuga. K= R/Na......see näitab, kui palju tuleb suurendada iga gaasi molekuli Ek-d sellesks, et gaasi koguse temp, tõuseks 1K võrraBoltzmanni konstant: 1 N A = 6,02 10 23 Avogadro arv (molekulide arv ühes moolis): mol Ideaalne gaas on tegeliku (reaalse) gaasi mudel, kus: a) molekulid loetakse punktmassideks; b)
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.Kuidas nim. lihtsamat gaasi mudelit ja milline see mudel on ? Seda nimk. ideaalseks gaasiks. Seal molukulid vaadeldavad punktmassina, põrked anuma
s R [1] takistis. Ühiku eesliite ja vastava kümneastme vastastikune väljendamine, näiteks kilovatt (kW) on 103 W või 0,03 N = 3·10-2 N = 3 cN. 1. kursus MEHAANIKA Mehaaniline liikumine Ühtlane sirgliikumine (s = v·t) keha läbib mistahes võrdsetes ajavahemikes võrdsed teeosad mööda sirgjoont. Ühtlaselt muutuv liikumine keha kiirus muutub (suureneb või väheneb) mistahes võrdsetes ajavahemikes võrse suuruse võrra, kiirendus a on const ehk jääv, kas positiivne (kiirenev) või negatiivne (aeglustuv). Vaba langemine vaakumis on sobiv näide ühtlaselt kiirenevast liikumisest m a = g = 9,8 2 . Jäähokilitri vaba liikumine siledal jääl võiks olla näide ühtlaselt aeglustuvast s liikumisest (hõõrdumise tõttu, hõõrdetegur ). Taustkeha on keha, mille suhtes vaadeldakse kvalitatiivselt (ilma numbriliste väärtusteta) mingi teise keha liikumist. Taustsüsteem koosneb: 1. taustkehast 2
s R [1] takistis. Ühiku eesliite ja vastava kümneastme vastastikune väljendamine, näiteks kilovatt (kW) on 103 W või 0,03 N = 3·10-2 N = 3 cN. 1. kursus MEHAANIKA Mehaaniline liikumine Ühtlane sirgliikumine (s = v·t) keha läbib mistahes võrdsetes ajavahemikes võrdsed teeosad mööda sirgjoont. Ühtlaselt muutuv liikumine keha kiirus muutub (suureneb või väheneb) mistahes võrdsetes ajavahemikes võrse suuruse võrra, kiirendus a on const ehk jääv, kas positiivne (kiirenev) või negatiivne (aeglustuv). Vaba langemine vaakumis on sobiv näide ühtlaselt kiirenevast liikumisest m a = g = 9,8 2 . Jäähokilitri vaba liikumine siledal jääl võiks olla näide ühtlaselt aeglustuvast s liikumisest (hõõrdumise tõttu, hõõrdetegur ). Taustkeha on keha, mille suhtes vaadeldakse kvalitatiivselt (ilma numbriliste väärtusteta) mingi teise keha liikumist. Taustsüsteem koosneb: 1. taustkehast 2
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? 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.
rõhul võrdse arvu molekule (või väärisgaaside korral aatomeid). Kui normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk molaarruumala Vm = 22,4 dm³/mol, siis standardtingimustel Vm = 22,4 = 22,7 dm³/mol Boyle'i seadus Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga (P). PV = const = Charles'i seadus Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses temperatuuriga. = const = Kombineerides saab = = Seda seost kasutatakse gaaside mahu viimiseks ühtedelt
vastasmõju tagajärjel (metallid) Konvektsioon – aine liikumisega kaasnev soojuse levimine vedelikus või gaasis Soojuskiirgus – soojuse levimine kehade poolt kiiratava, temperatuurist sõltuva elektromagnetkiirguse mõjul b. Mehaanilise töö tegemisel ∆U= –A (Q=0) (A – mehaaniline töö) Välisjõudude töö tegemisel – A<0 U>0 Süsteemisisesed jõudude töö tegemisel – A>0 ∆U<0 2. Ideaalne gaas: a. Ideaalne gaas on gaasi lihtsaim mudel - molekulidel on lõpmata väikeste kerakeste omadused; molekulide liikumine on kulgliikumine; lõpmatult kokkusurutav; vastasmõju seisneb ainult molekulide omavahelistes põrgetes; pole võimalik veeldada Rakendatav, kui reaalses gaasis molekulide mõõtmed on tühised võrreldes nendevahelisi kaugusi; molekulid ei interakteeru üksteisega. b. Mikro- ja makroparameetrid, seosed nende vahel
Jõumomendi M mõjul hakkab ketas pöörlema kiirenevalt. Saab tõestada, et kehtib valem, mis on analoogne Newtoni 2. seadusele (f = ma): M = I w' = I , kus: I ketta (üldiselt keha) inertsimoment, w' nurkkiiruse tuletis e. nurkkiirendus, nurkkiirendus. NB! Sellisel kujul M = I w' = I pöördliikumise dünaamika põhivõrrandit esitades tehakse vaikiv eeldus, et keha inertsimoment I on muutumatu, s.t. et I = const , inertsimoment on aga konstantne siis, kui keha kuju on muutumatu. Üldisemal juhul on keha kuju ikkagi muutuv (nagu näiteks kõigil elusolenditel), seega inertsimoment üldjuhul ei ole konstant: I ei = const, kuigi mass m on konstantne. Inertsimomendi võimalikku muutumist arvestades oleks vaja ka pöördliikumise dünaamika põhivõrrand esitada üldisemal kujul, kus inertsimoment I oleks samuti tuletise märgi all (aktsepteerime seda väidet tõestuseta): M = (I w)',
normaaltingimusi 101 325 Pa ja 273,15 K. Põhilised ideaalgaaside seadused Boyle'i seadus. Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga (P). PV = const1.1 P1 V 2 = 1.2 P2 V 1 Charles'i seadus. Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses temperatuuriga V =¿ T const 1.3 V1 V2 = 1.4 T 1 T2 Kombineerides saab P1 V 1 P2 V 2 P0 V 0 = = 0 1.5 T1 T2 T P1 Seost 1.5 kasutatakse gaaside mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt (rõhk , temperatuur T1 P2 T2
Clapeyroni võrrand Clapeyroni võrrand on gaasi olekuvõrrand, kus muutuvad gaasi rõhk p(Pa), temperatuur T(K) ja ruumala V(m3), kui gaasi mass ei muutu: m=const. Normaaltingimustel 0C=273K, normaalrõhul 760 mmHg, s.o. 101 325 Pa, võtab gaasi 1 mool ruumala 22,4 liitrit ehk 0,0224 m3 (mool, tähis mol). Seega suurus pV/T on 8,31 J/ (mol . K). Seda nim. universaalseks gaasikonstandiks ja tähistatakse R-iga: R=8,31 J/( mol . K) Kui on suvaline kogus gaasi, siis tuleb leida, mitu mooli on gaasi. Selleks gaasi mass
Laboratoorne töö 1 Töö ülesanne süsinikdioksiidi molaarmassi määramine Töö eesmärk Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine Sissejuhatus Ideaalgaas-oletatav gaas, mille molekulidel puudub ruumala, on ainult punktmass ning molekulide vahel puuduvad vastasmõjud. Gaasi mahu arvutamine normaaltingimustel: temperatuur (t°): 273,15 K (0°C) õhurõhk (P): 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg Gaasi mahu arvutamine standardtingimustel: temperatuur:(t°): 273,15 K (0°C) õhurõhk (P): 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mm Hg) Avogadro seadus. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel
annaabi.ee 
