Mo- ühe molekuli mass v¯- molekuli kesk. Kiirus n- molekulide kontsentratsioon(arv ruumalaühikus) E¯- molekulide kesk. kineetiline energia E¯=Mo*V¯ 2 makro parameetrid: p rõhk V- ruumala t temperatuur tihedus m mass oleku parameetrid: p, V, t ideaalne gaas -reaalse gaasi mudel, mis kirjeldab seda üldist mis iseloomustab kõiki gaase. Ideaalse gaasi tunnused: 1)molekulid on punktmassid 2)molekulide põrked anuma seinaga on absoluutselt elastsed 3)molekulid üksteist ei mõjuta Temperatuur Näitab keha soojusastet Temp. On molekulide kesk. keneetilise mõõt Absoluutne 0 temp. madalaim temp. looduses Absoluutse temp.skaala(kelvini skaala) null punktis on abso. null ja kraad vastab Celsiuse skaala kraadiga t=-273°C T= t+273 T=0 K t= T-273 Ideaalse gaasi üles. P*V=m/M*RT M gaasi mass kg M- molaarmass kg/mol P rõhk Pa V- ruumala m³ T- abs.temp. K R- universaalne gaasi kostants R=8,31 J/mol*k P=m*R*T/M*V Isoprotsessid ..., protsessid kus...
Väliskeskkonnaga pole ei mehhaanilist ega soojuslikku kontakti. Süsteemide jaotus omaduste järgi eri ruumipunktides: - homogeenne - mille omadused on tema kõigis osades ühesugused või muutuvad ühest kohast teise üleminekul pidevalt - heterogeenne - koosneb mitmest erisuguste omadustega osast faasist Süsteemide jaotus soojusvahetuse järgi: - diatermiline soojusvahetus väliskeskkonnaga võimalik - adiabaatne soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub Olekuparameetrid Olekuparameetrid on mõõdetavad suurused: temperatuur (T) rõhk (P) ruumala (V) ainehulk (n) Parameetrite omavaheline sõltuvus kijutab endast ideaalgaasi olekuvõrrand: pV=m/M *RT; pV=nRT kus R on gaasi universaalkonstant, mis kehtib ühe mooli gaasi korral (8,314 J/K mol) Ideaalgaas on paljudest korrapäratus soojusliikumises olevatest aatomitest või molekulidest koosnev süsteem, mille osakeste vahel puudub vastasikune toime ja omaruumala.
*molekulid on pidevas kaootilises liikumises *molekulide vahel on vastastikmõju aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil parameeter- nim füüsikalist suurust, mis kirjeldab aine olekut või omadusi Parameetrite liigid: 1)makroparameetrid- füüsikalised suurused, mida saab mõõta (nt: mass, pikkus...) 2)mikroparameetrid- füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel. Neid on võimalik arvutada makroparameetrite abil. Olekuparameetrid: 1) rõhk p 1Pa 2) ruumala V 1m³ 3) temperatuur T 1K või 1ºC kui muuta ühte olekuparameetrit muutub ka vähemalt üks teine parameeter Mikro- ja makroparameetrid Temperatuur Ideaalse gaasi olekuvõrrand ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel omadused: 1)molekulid on punktmassid (mõõtmeteta) 2)molekulide põrked on elastsed molekulide kiirus põrgetel anuma seintega ei muutu 3)molekulide vahelisi vastastikmõjusid ei arvestata
Molekulide konstruktsioon näitab 1 m³ olevate molekulide arvu. Tähis n Ühik 1/m³ n = N:V 6) Mis on mikroparameetrid? Too näiteid nende kohta. Ikroparameetrid on molekuli iseloomustavad parameetrid. Näited: M molaarmass; m - 1 molekuli mass; n molekulide konstruktsioon jne... 7) Mikroparameetrite seos makropaameeritega; molekuli mass ja aine mass; ainehulk ja molaarmass; kontsentratsioon ja ruumala; molekuli mass ja tihedus. 8) Loetle olekuparameetrid, nende tähised ja vastavad ühikud. Olekuparameetrid: p rõhk ; V ruumala ; m mass ; T temperatuur 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).
1. Molekulaarkineerilise teooria lähtekohad. gaas koosneb molekulidest molekulid on pidevas korrapäratus liikumises molekulide vahel on vastastikmõju 2. Mis on aine makro- ja mikrokäsitlus? Makrokäsitluseks nimetatakse sellist käsitlust, kus füüsikalised suurused iseloomustavad keha Mikrokäsitluseks nimetatakse sellist käsitlust, kus lähtutakse aine molekulaarsest ehitusest 3. Millised on olekuparameetrid? Suurused, mis iseloomustab termodünaamilise süsteemi olekut 4. Loetle makro- ja mikroskoopilisi parameetreid Makro – mass(m) ; ruumala(V) ; rõhk(p) ; temperatuur(T) Mikro – konstentratsioon(n) 5. Mis iseloomustab ideaalset gaasi? molekulid on punktmassid molekulide põrket anuma seintega on absoluutselt elastsed molekulide vahel ei ole vastastikmõju 6. Mida kujutab endast gaasi rõhk? Molekulide põrked vastu anuma seina 7
1kt TD mõisted Termodünaamiline süsteem süsteem, mida saab ümbritsevast keskkonnast kuidagi eraldada ja eksperimentalselt uurida. Olekuparameetrid suurused, millega saab td. süsteemi olekut iseloomustada (U, H, S, G, F) Olekuvõrrand süsteemi olekut iseloomustav parameetrite omavaheline sõltuvus (ideaalgaasi olekuvõrrand, reaalgaasi olekuvõrrand) Olekufunktsioon suurus, mis sõltub ainult süsteemi olekust, aga mitte selle oleku saavutamise viisist. Z = f(x, y) on olekufunktsioon, kui tema lõpmata väike muudatus dZ on täisdiferentsiaal: Z Z dZ = dx + dy x y y x
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. Molekuli põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed. 3. Molekulide vahel pole vastastikmõju Molekulaarkineetiline teooria: 1 P= p= mo n v 2 3 2 mo v 2 E= 2 p = 3 nE Temperatuur iseloomustab keha soojuslikku seisundit.
Energia jäävuse seadus: Energia ei teki ega kao vaid võib muunduda ühest liigist teise Molekulaar kineetilise teooria põhialused: o Gaas koosneb molekulidest o Molekulid on pidevas kaootilises liikumises o Molekulide vahel on vastastikmõju Mikroparameetrid: -molekulide kiirus V (m/s) -molekulide mass M0 (g) -tihedus roo=mass/ruumala (kg/m3) Makroparameetrid: - ruumala V (m3) - rõhk p (Pa) - T kraad ° Olekuparameetrid on mikro- ja makroparameetrid Ideaalne gaas on: o Molekulid on punktmassid (molekulide V loetakse kaduvväikseks) o Molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed (mol kiiruse väärtus põrkamisel ei muutu) o Molekulide vahel ei ole vastastikmõju (tõmbe- ja tõukejõude) Normaalrõhk on 760 mmHg Temperatuur on suurus mis isel. keha soojuslikku seisundit. Ideaalse gaasi puhul siseenergia mõõt.
Sellelt lingilt saab tõmmata Arvo otsa soojustehnika raamatu. http://digi.lib.ttu.ee/i/?967 Faili lõpus on eksami näide, mida tunnis vaadati. 1. Termodünaamika põhimõisted, termodünaamiline süsteem, termodünaamiline keha jatermodünaamilised olekuparameetrid. Termodünaamiline süsteem. Nimetus „termodünaamika” hõlmab see mõiste kõik nähtused mis kaasnevad energiaga ja energia muundusega. Jaguneb füüsikaline, keemiline ja tehniline termodünaamika. Tehniline termodünaamika käsitleb ainult mehaanilise töö ja soojuse vastastikuseid seoseid. Termodünaamiline süsteem on kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastasmõjus
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- V1 V2 V Lussac'i seadus, mida kirjeldab seos = = = const T1 T2 T 2. V = const ehk isohooriline protsess p = f (T ) ehk Charles'i p1 p2 p [sarl'i] seadus, mida kirjeldab seos = = = const T1 T2 T 3
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) b)molekuli põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed c)molekulide vahel ei ole vastastikmõju Ideaalne gaas on väga tugevasti hõrendatud gaas. 5
5) Tuumaenergia 6) Gravitatsioonienergia Taastuvad energiavarud: päikese, puit, hüdro, tõusude mõõnade, biomassi Taastumatud energiavarud: fossiilsed kütused 5. Põhimõisted termodünaamikas Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastumõjus. Väliskeskkonnaks nimetatakse termodünaamilist süsteemi ümbritsevat suure mahutavusega keskkonda, mille olekuparameetrid (N: temperatuur, rõhk jne.) ei muutu, kui süsteem mõjutab seda soojuslikul, mehaanilisel või mõnel muul viisil. Homogeense süsteem: süsteemi kõikides punktides ja osades on aine füüsikalised ja keemilised omadused samasugused. Heterogeene süsteem: võib esineda eralduspindu ja erinevates osades on aine füüsikalised ja keemilised omadused erinevad. Süsteemide liigitus: 1)Isoleeritud süsteem ei toimu TD keha ja väliskeskkonna vahel ei soojuslikku ega mehaanilist vastastikmõju
5) Tuumaenergia 6) Gravitatsioonienergia Taastuvad energiavarud: päikese, puit, hüdro, tõusude mõõnade, biomassi Taastumatud energiavarud: fossiilsed kütused 5. Põhimõisted termodünaamikas Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastumõjus. Väliskeskkonnaks nimetatakse termodünaamilist süsteemi ümbritsevat suure mahutavusega keskkonda, mille olekuparameetrid (N: temperatuur, rõhk jne.) ei muutu, kui süsteem mõjutab seda soojuslikul, mehaanilisel või mõnel muul viisil. Homogeense süsteem: süsteemi kõikides punktides ja osades on aine füüsikalised ja keemilised omadused samasugused. Heterogeene süsteem: võib esineda eralduspindu ja erinevates osades on aine füüsikalised ja keemilised omadused erinevad. Süsteemide liigitus: 1)Isoleeritud süsteem ei toimu TD keha ja väliskeskkonna vahel ei soojuslikku ega mehaanilist vastastikmõju
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 seintega absoluutselt elastsed-muutub aainult kiiruse suund, molekulide vahel puuduvad vastasmõjud. 6. Milline on mkt teooria põhivõrrand, rõhu ja keskmise kineetilise energia seos, tähised valemis?
Molekulide vahel on vastastikmõju 2. Mikroparameetrid – iseloomustavad ainet molekulaarsena, ei ole vahetult mõõdetavad vaid määratakse makroparameetrite kaudu[m0, V, n, p0, E], olulised aine ehituse ja aines asetleidvate protsesside mõistmise seisukohalt. Makroparameetrid – iseloomustavad gaasi kui tervikut, suurused, mis ei eelda aine koosnemist osakestest[m, p, V, t, p,T), olulised praktiliste ülesannete lahendamisel(nt balloonis) 3. Olekuparameetrid – p, V, T, määravad gaasi oleku 4. Ideaalse gaasi mudel – lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju. Molekulid on punktmassid; molekulide põrked anuma seintega on elastsed; molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid, puuduvad tõmbe ja tõukejõud 5. Temperatuur makrokäsitluses – suurus, mis iseloomustab keha soojusliku seisundit Temperatuur mikrokäsitluses – iseloomustab molekulide keskmist kineetilist
ruumala. Ideaalne gaas Ideaalne gaas on lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju. Ideaalse gaasi mudel sisaldab seda üldist, mis on omane kõikidele gaasidele. Ideaalne gaas on lõpmatult kokkusurutav ja tema molekulide vastastikmõju seisneb ainult molekulide omavahelistes elastsetes põrgetes. Ideaalne gaas on hõre, osakeste vahel mõju praktiliselt puudub. Ideaalse gaasi olekuvõrrand Olekuparameetrid on: p [1Pa] V [1kuupmeeter] T [1K] pV=m/M*R*T Reaalsed gaasid Reaalne gaas on laiemas tähenduses reaalselt eksisteeriv gaas. Kitsamas tähenduses gaas, mille omaduste seletamisel ei piisa ideaalse gaasi mudelist. Reaalsed gaasid ei ole punktmassid. Reaalses gaasis on tõmbejõud. Tõmbejõud teevad reaalse gaasi kokkusurumise ideaalse gaasiga võrreldes lihtsamaks, kuna nad teevad osa kokkusurumise tööst ära.
1.Termodünaamika ( termodünaamiline süsteem, sise- ja väliskeskkond. Süsteemide liigitus )..........2 2.Termodünaamilise keha termilised ja energeetilised olekuparameetrid (nende mõõteühikud, tähistused).............................................................................................................................................. 2 3.Absoluutse rõhu, alarõhu ja ülerõhu mõiste....................................................................................... 3 4.Termodünaamiline tasakaal (tasakaalne süsteem ja protsess, tagastatav ja tagastamatu protsess)....3 5.Ideaalgaaside mõiste ja ideaalgaaside põhiseadused......................
0 kraadi = 273,15 K 7. Teisendamised Celsiusest Kelvinisse ja vastupidi 100 kraadi = 373,15 kelvinit 8. Ideaalse gaasi mõiste Ideaalse gaasi puhul ei arvestata molekulide mõõtmeid ja nendevahelist vastastikmõju. Selle tingimuse ligikaudseks täitmiseks peaks gaas olema piisavalt hõre ja mitte liiga madalal temperatuuril. Ideaalseks gaasiks võib näiteks lugeda kuiva õhku tavalisel temperatuuril ja rõhul. 9. Nõuded ideaalsele gaasile 10.Ideaalse gaasi olekuparameetrid 11.Ideaalse gaasi olekuvõrrand 12.Ideaalse gaasi olekuvõrrandite muutus kindla gaasikoguse juures 13.Ideaalse gaasi isoprotsessid 14.Isoprotsesside äratundmine graafiku ja/või võrrandi alusel Isoprotsessi käigus ei muutu keha üks olekuparameetritest. 15.Arvutused Isoprotsesside võrrandite ja ideaalse gaasi olekuvõrrandiga 16.Soojusmasina tööpõhimõte, kasuteguri sõltuvus. Soojusmasin muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasina
31.Kuidas iseloomustab entroopia süsteemi kaugust tasakaaluolekust? Mida tasakaalulisem on süsteem, seda suurem on entroopia. 32.Sõnasta termodünaamika II seadus entroopiast lähtuvalt. Suletud süsteemis saab sojuslikes protsessides entroopia ainult kasvada. 33.Millised soojuslikud protsessid saavad looduses toimuda iseeneslikult (3 liiki)? Energia kvaliteet kahaneb (valgusenergia muundub soojusenergiaks, soojusenergia muundub elektrienergiaks jne) süsteemi olekuparameetrid / p, V T ühtlustuvad, osakeste jaotus süsteemis ühtlustub (ainete segunemine, korrapära kadumine).
Adiabaatne protsess/süsteem puudub soojusvahetus Olekuparameetrid suurused, millega saab TD süsteemi väliskeskkonnaga olekut iseloomustada Avatud süsteem toimub energia ja ainevahetus Olekuvõrrand süsteemi olekut iseloomustav ümbritseva keskkonnaga parameetrite omavaheline sõltuvus Borni algoritm Born koostas abivahendi seoste Paisumistöö töö, mis on tingitud ruumalamuutusest
Korrosiooni puhastamise liigid : galvaaniline, mehaaniline, elektrolüütiline, keemiline puhastus. Termodünaamika Süsteem võib olla : avatud (aine ja energiavahetus süsteemi ja keskkonna vahel ) ; suletud ( toimub energiavahetus ) ; isoleeritud (vahetust ei toimu ) . Olekufunktsioonid suurused, mis ei sõltu oleku saavutamise viisist : siseenergia, entalpia, entroopia, vabaenergia. Töö ja soojus EI ole olekufunktsioonid ! Olekuparameetrid : temperatuur(T), rõhk(P), ruumala(V), ainehulk(n) . Siseenergia- süsteemi sumaarne võime teha tööd (U). Ühikuks 1 Dzaul. Siseenergia on süsteemi koguenergia. Me ei saa mõõta süsteemi koguenergiat, kuid saame mõõta energiamuutust. Kui tehakse tööd, siis süsteemi siseenergia KASVAB ! Soojus energia, mis kantakse üle tänu temperatuuri erinevusele energia voolab soojusena kõrgema temperatuuri osalt madalamale. Ühikuks 1 Dzaul.
TD süst süst, mida saab ümbritsevast keskk. kuidagi eraldada ja eksperimen-taalselt uurida Olekuparameetrid suurused, millega saab TD süsteemi olekut iseloomustada (U,H,S,G,F) Olekuvõrrand süsteemi olekut iseloomustav parameetrite omavaheline sõltuvus (ideaalgaasi olekuv., reaalgaasi oleku. Olekufu. suurus, mis sõltub ainult süst. olekust, aga mitte selle oleku saavutamise viisi. Z=f(x,y) on olekufu, kui tema lõpmata väike muudatus dZ on täisdif Protsessifu süst toimuvat protsesse isel
38. Kuidas iseloomustab entroopia osakeste jaotumist süsteemis? Mida ühtlasemalt on osakesed süsteemis jaotunud, seda suurem on entroopia 39. Sõnasta termodünaamika II seadus entroopiast lähtuvalt. Suletud süsteemis saab sojuslikes protsessides entroopia ainult kasvada. 40. Millised soojuslikud protsessid saavad looduses toimuda iseeneslikult (3 liiki)? Energia kvaliteet kahaneb ( valgusenergia muundub soojusenergiaks, soojusenergia muundub elektrienergiaks jne) süsteemi olekuparameetrid / p, V T ühtlustuvad, osakeste jaotus süsteemis ühtlustub ( ainete segunemine, korrapära kadumine)
Makroskoopilist keha või kehade rühma, mis on piiritletud piirpinnaga ja on eristub ümbritsevast keskonnast. Termodünaamilise süsteemi oleku parameetrid on T,P,V- temp, rõhk, ruumala. Muundumatute välistingimustes läheb termodünaamiline süsteem tasakaaluolekusse. Tasakaaluolekus püsivad T,P,V parameetrid kui-tahes kaua muutumatutena, kui süsteemi ei mõjutata väljaspoolt. Väliste mõjude kaasamisega muutuvad olekuparameetrid ja sellega ka süsteem muutub. Kui muutus on järsk, läheb süsteem mittetasakaalu olekusse. Kui muutused on aeglased muutuvad ka süsteemi olekuparameetrid, seega saab igal ajahetkel kirjutada olekuparameetrite väärtustega (P,V,T). 5. Termodünaamiline protsess, tasakaaluline ja mittetasakaaluline protsess. T:D-olekute ajalist muutumist nim.T:D protsessiks. 1) Kui süsteem läheb järsul muutumisel mitte tasakaalulisse olekusse, siis selliste olekute
m). · Inertsimoment I näitab pöörleva keha osade massi jaotust pöörlemistelje suhtes. Inertsimomendi valem: rakendused. I = m r2 Loeng 7: 3 Rõhk p näitab, kui suur jõud mõjub pindalaühikule, p = F / S. Rõhu SI-ühikuks on paskaal (1 Pa). 1 Pa = 1 N/m2. Pidevuse teoreem: Vedeliku voolamisel muutuva ristlõikega torus on voolamise kiirus pöördvõrdeline toru ristlõike pindalaga. Loeng 8: Gaasi olekuparameetrid: o Rõhk o Ruumala o Temperatuur Ainehulk ja temperatuur: Gaasi olekuvõrrand: Isotermiliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi temperatuur ei muutu Isobaariliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi rõhk ei muutu Isohooriliseks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasi ruumala ei muutu Loeng 9: Avogadro seadus ja Avogadro arv. - Samadel füüsikalistel tingimustel on kõigi gaaside moolruumalad võrdsed. 6,0221415 × 1023
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
Füüsikaline keemia Kristian Leite Materjalid/ainet andis Kalju Lott TD mõisted Termodünaamiline süsteem ruumiosa, mida iseloomustavad kindlad termodünaamilised suurused. See on eraldatud ümbritsevast piirpinnaga. Olekuparameetrid termodünaamilist süsteemi iseloomustavad suurused n. U,H,G,F. Olekuvõrrand Parameetrite omavaheline sõltuvus n. ideaalgaasi olekuvõrrand Olekufunktsioon süsteemi olekust sõltuv suurus, sellele vastandub protsessifunktsioon (vt.all). On täisdiferentisaalina Protsessifunktsioon süsteemis toimuvat protsessi iseloomustav suurus, sõltub protsessi läbiviimise viisist, tähistatakse väiketähega (töö w, soojushulk q)
M K mol p1V1 pV 2 2 const pp,V,gaasi rõhk, V gaasi ruumala, T gaasi temperatuur T on gaasi olekuparameetrid T1 T2 Temperatuur T t 273K T absoluutne temperatuur (1K), t Celsiuse skaala temperatuur (1C) Soojushulk on siseenergia hulk, mis kandub soojusvahetuse teel ühelt kehalt teisele. Q cmt c aine erisoojus, t temperatuuri muut Q qm q kütteväärtus (J/kg)
muutub koos temperatuuri muutmisega, kuid on ühel temperatuuril alati sama. · Nt. paneme metallvarda vee ja jää segusse · Sellel põhineb temperatuuri skaala paika panemine. Termodünaamika- Soojusfüüsika osa, mis iseloomustab soojustnähtusi läbi aine kui terviku omaduste temperatuur, rõhk, ruumala. · Kasutab nähtuste kirjeldamiseks makroparameetreid · Lihtsalt mõõdetavad: rõhk, ruumala, temperatuur, mis moodustavad aine olekuparameetrid · Ühe olekuparameetri muutmisel muutub vähemalt 1 teine olekuparameeter Termodünaamika seadused TD 1. seadus Süsteemile antud soojushulk läheb süsteemi siseenergia juurdekasvuks ja töö tegemiseks süsteemi välisjõudude vastu Energia ei teki ega kao, vaid muundub ühest liigist teise TD 2. seadus Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale TD 0. seadus Absoluutne nulltemperatuur on saavutamatu Soojusmasin · Muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks
Intensiivseteks nimetatakse neid mis ei sõltu valitud süsteemi suurusest või massist. Kui võtame teatavast ruumist 10 m3 või ainult l ml õhku, ja kui õhk ruumis oli hästi segatud, siis nende erinevate koguste omadused on samad, sealhulgas jällegi temperatuur, rõhk ja ka tihedus. Kui aga võrrelda nende kahe erinevalt määratud süsteemi massi, siis erinevus nende vahel on suur. Mass ja maht on süsteemi ekstensiivsed parameetrid. 8. Nimetage termilised olekuparameetrid, mida nendega iseloomustatakse Parameetreid, mille kadu iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust muundumist, nimetatakse termilisteks olekuparameetriteks. Iseloomustatakse erimahtu(tihedust), rõhku ja temperatuuri. 9. Mida iseloomustavad soojuslikud parameetrid. Näited soojuslikest parameetritest. Suurused mis iseloomustavad süsteemi energeetilist olukorda. Nendeks on meie aine jaoks oluline entalpia, entroopia 10. Mida iseloomustavad sisemised parameetrid
GRAAFIK SEADUS Jääval tempetatuuril Jääval rõhul antud Jääval ruumalal antud gaasikoguse gaasikoguse ruumala antud gaasikoguse rõhu ja ruumala ja absoluutse rõhu ja absoluutse korrutis on jääv. temperatuuri jagatis temperatuuri jagatis on jääv. on jääv. 3.Põhimõisted, tähised: Mikro-, makro- ja olekuparameetrid MIKROPARAMEETRID MAKROPARAMEETRID OLEKUPARAMEETRID Kehad. Molekulid, aatomid · p(rõhk) · m(keha mass) · m0(molekuli mass) · V(ruumala) · p(rõhk) · n(molekulide · T(abs. Temperatuur) · V(ruumala) konsentratsioon) Kui üht olekuparameetrit. · T(abs
Kui võtame teatavast ruumist 10 m3 või ainult l ml õhku, ja kui õhk ruumis oli hästi segatud, siis nende erinevate koguste omadused on samad, sealhulgas jällegi temperatuur, rõhk ja ka tihedus. · Kui aga võrrelda nende kahe erinevalt määratud süsteemi massi, siis erinevus nende vahel on suur. Mass ja maht on süsteemi ekstensiivsed parameetrid. 8. Nimetage termilised olekuparameetrid, mida nendega iseloomustatakse Parameetreid, mille kadu iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust muundumist, nimetatakse termilisteks olekuparameetriteks. Iseloomustatakse erimahtu(tihedust), rõhku ja temperatuuri. 9. Mida iseloomustavad soojuslikud parameetrid. Näited soojuslikest parameetritest. · Suurused mis iseloomustavad süsteemi energeetilist olukorda. Nendeks on meie aine jaoks oluline entalpia, entroopia 10
Ideaalse gaasi puhul ei arvestata molekulide mõõtmeid ja nendevahelist vastastikmõju. Gaasi rõhk on tingitud kaootiliselt liikuvate molekulide põrgetest vastu anuma seina. Rõhk sõltub molekulide kontsentratsioonist, massist ja kiirusest Molekulide keskmine kineetiline energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga Ideaalse gaasi rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. Ideaalse gaasi olekuvõrrand ühendab omavahel makroskoopilised olekuparameetrid rõhu, ruumala ja absoluutse temperatuuri. Ideaalse gaasi rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline tema absoluutse temperatuuriga kus on gaasi mass, molaarmass ja gaasikonstant. Ideaalse gaasi rõhk, ruumala ja tempratuur. Antud ideaalse gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis jagatud absoluutse temperatuuriga on jääv suurus Isoprotsessi käigus ei muutu keha üks olekuparameetritest.
mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga ei muutu. (v=const, dv=0). p1v1=RT1; p2v2=RT2—erimaht=> energeetilises vastumõjus. p1/T1*v=R=p2/T2*v => p1/p2=T1/T2.so isohoorse protsessi Väliskeskkonnaks nimetatakse termodünaamilist süsteemi põhivõrrand. ümbritsevat suure mahutavusega keskkonda, mille S2-S1=Cvlnp2/p1=CvlnT2/T1 olekuparameetrid (N: temperatuur, rõhk jne.) ei muutu, kui Isobaarne protsess on protsess, mis toimub püsival rõhul. süsteem mõjutab seda soojuslikul, mehaanilisel või mõnel muul (p=const ja dp=0). v2/v1=T2/T1=> Gay-Lussaci võrrand. Siin viisil. termodünaamilises Süsteemide liigitus: Termodünaamilist süsteemi, millel süsteemis tehnilist tööd
termodünaamiline süsteem – süsteem, mida saab ümbritsevast keskkonnast kuidagi eraldada ja eksperimentaalselt uurida 1) homogeenne süsteem – omadused on samad kõikides ruumiosades või muutuvad ühest kohast teise üleminekul pidevalt 2) heterogeenne süsteem – koosneb mitmest erisuguste omadustega faasist faas – ühtlane süsteemi osa, mis on teistest osadest eralduspinnaga lahutatud ning erineb keemilis-füüsiliste omaduste poolest olekuparameetrid – iseloomustavad süsteemi termodünaamilist olekut (p, T, V, n) olekuvõrrand – iseloomustab olekuparameetrite vahelisi seoseid nt ideaalne gaas – puuduvad osakeste mõõtmed/ruumala (osakesed on punktid) ning osakestevaheline vastastikmõju pV = nRT R – gaasi universaalkonstant; R = 8.314 J/molK (ehk 0.0820 dm3atm/molK); R = poVo/To; po – normaalrõhk (1 atm. ehk 101 325 Pa),
ekvivalent on võrdeline ainete elektrivooluga. keemiliste ekvivalendidega. Magnetväljapõhiomadus: ta k=A/Fz A-aatomi mass, F- mõjutab välja asetatud liikuvaid faraday arv, z-aine valents. laenguid e. elektrivoolu jõuga. 4)Ideaalse gaasi võrrand–on Elektrivool on nii magnetvälja võrrand, mis seob ideaalse tekitaja kui ka selle vastuvõtja. gaasi olekuparameetrid, kui see Amperi: juhile mõjuv jõud on gaas on tasakaaluolekus. võrdeline voolutugevusega ja pV=m/μRTkusp on gaasi rõhk, juhi pikkusega ning oleneb juhi V on ruumala, n on gaasi hulk, asendist magnetvälja suhtes ja T on absoluutne temperatuur magnetvälja tugevusest. ning R on universaalne F=k1Bilsinα.4. gaasikontakt (=8.3145 J/mol/K). Molekulaarkineetiline
Soojusjõumasinates nagu sisepõlemismootor soojuse muundumisel mehaaniliseks tööks on tdk tavaliselt kütuse põlemisgaasid. Aurujõuseadmetes on enamikul 17.Faasimuutuse diagrammid. Sõltuvalt tingst (rõhk, juhtudel tdk veeaur. temp.) võib aine olla erinevates agregolekutes või 2.Töötava keha olekuparameetrid. Nende all samaaegselt mitmes faasis korraga. Nt. normaalrõhul mõistetakse füüsikalisi makrosuurusi, mis määravad 10.Siseenergia. Td kehas sisalduvat energia hulka nim. 760mmHg esineb vesi vedelas faasis temp. vahemikus 0- kindlaks töötava keha oleku. Intensiivseteks nim
· Monokristall--terviklik keha, mille osakeste paigutuses eksisteerib üks ja sama süsteem. · Mudel--teaduslikus uurimustöös kasutatava objekti lihtsustatud konstruktsioon, kus ei arvestata kõiki uuritava objekti omadusi, vaid ainult osa neist. · Olek--makrokäsitluses olukord, mis on määratud gaasikoguse p,V ja T konkreetsete väärtustega. · Oleku tõenäosus--mikrokäsitluses antud olekut realiseerivate võimaluste arvu suhe kõigi võimaluste arvu. · Olekuparameetrid--makroparameetridp,V ja T (rõhk, ruumala ja temperatuur). · Pindpinevus--nähtus mis seisneb vedeliku pinnamolekulide suuremas potentsiaalses energias, võrreldes molekulide energiaga vedeliku sees. Väljendub pinna omaduses kõkku tõmbuda, s.t. omandada minimaalset võimalikku pindala. · Pindpidevusjõud--jõud, mis mõjub piki vedeliku pinda seda piiravate või sellega kontakteeruvatele kehadele.
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. Seos Kelvini ja Celsiuse temperatuuriskaalade vahel T(K) =T (°C)+273 Gaasi olekuparameetrid : 1)Rõhk 2)Ruumala 3)Temperatuur Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Mendelejevi-Clapeyroni võrrand)- võrrand, mis seob kõik kolm parameetrit. Isoprotsessid: · p= const isobaariline protsess · V= const isokooriline protsess · T= const - isotermiline protsess Boile'i-Mariotte'i protsess (isotermiline protsess)- Antud gaasi kogusega toimuval isotermilisel protsessil on gaasi rõhu ja ruumala korrutis jääv. pV= const
1. Mis on süsteem ja keskkond termodünaamikas? Kuidas süsteeme klassifitseeritakse? Tooge näiteid! Süsteem on see osa, millest oleme huvitatud (kapp). Kõik ülejäänu on ümbritsev keskkond (tuba kapiga jne). Süsteem võib olla: 1) avatud, kui ta vahetab (võib vahetada) keskkonnaga ainet ja energiat (auditoorium); 2) suletud, kui toimub ainult energiavahetus(õllepudel); 3)isoleeritud, kuimingit vahetust ei toimu(suletud termos). 2. Selgitage järgmisi mõisteid: olekuparameetrid, olekufunktsioonid, protsessi funktsioonid, intensiivsed ja ekstensiivsed suurused. Tooge näiteid! Olekuparameetrid - Neande all mõistetakse füüsikalisi makrosuurusi, mis määravad kindlaks töötava keha oleku, mida saab mõõta.; Olekufunktioonid süsteemi olekufunktsioonid on sellised süsteemi olekut iseloomustavad suurused, mis ei sõltu oleku saavutamise viisist: tihedus, siseenergia (kõrgus merepinnast)
teise on võrdtõenäosed •Siirdesoojused (+ valemid ja mõõtühikud) Soojushulka, mis neeldub või eraldub faasisiirdel aine ühe massiühiku kohta nim siirdesoojuseks. •2. järku faasiüleminekud 1) Faasiüleminekud, mille toimumise ajal konstantsete makroparameetrite korral (konstantse rõhu, temperatuuri korral) eraldub või neeldub soojust ning olekuparameetrid muutuvad hüppeliselt • Näiteks sulamise korral eraldub soojust ning tihedus muutub hüppeliselt 2) Faasiüleminekud ilma soojuse neeldumise ning eraldumiseta, olekuparameetrid muutuvad seejuures pidevalt • Teisalt muutuvad hüppeliselt nende olekuparameetrite tuletised rõhu, temperatuuri järgi 16) Termodünaamika II. printsiip ja soojusmasinad
vastastikune muundumine nim. termodün.kehaks. Termodün.kehaks on veel keha, mille kaudu toimub soojuse muundumine mehaaniliseks tööks või töö muundamine soojuseks. Tdk võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised kehad. Soojusjõumasinates nagu sisepõlemismootor soojuse muundumisel mehaaniliseks tööks on tdk tavaliselt kütuse põlemisgaasid. Aurujõuseadmetes on enamikul juhtudel tdk veeaur. Töötava keha olekuparameetrid. Neande all mõistetakse füüsikalisi makrosuurusi, mis määravad kindlaks töötava keha oleku. Intensiivseteks nim. selliseid töötava keha parameetreid, mis ei sõltu termodün.süsteemis oleva keha massist või osakeste arvust. Intensiivne parameeter on nt. rõhk ja temp. Aditiivseteks e. ekstensiivseteks termodün parameetriteks on parameetrid, mis on proportsionaalsed süsteemis olevate kehade massiga või osakeste arvuga. Nt. maht, energia, entroopia, entalpia. Parameetreid,
Termodünaamika II printsiip - soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt soojemale ehk ei ole võimalik ehitada soojusmasinat, mis muudab soojuse täelikult tööks 46 II printsiibi seos loodushoiuga - Suletud süsteem üritab üle minna korrastatud olekult mittekorrastatule. Energia kvaliteet kahaneb (valgusenergia muundub soojusenergiaks, soojusenergia muundub elektrienergiaks jne) Süsteemi olekuparameetrid (p, V, T) ühtlustuvad Osakeste jaotus süsteemis ühtlustub (ainete segunemine, korrapära kadumine) 47 Millest sõltub töö gaasi paisumisel ? Temperatuurist. Mida madalam on temperatuur, seda vähem tööd peab tegema väiksema energiahulgaga, sellest tulebki nö kasulik töö. 48 soojusmasina tööpõhimõte: Töötavale kehale, milleks on tavaliselt gaas antakse soojendist soojushulk Q1. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd A
Molekulaarkineetilise teooria eeldused 1) Gaas koosneb molekulidest 2) Molelkulid on pidevas kaootilises liikumises 3) Molekulide vahel on vastastikmõju Mikroparameetrid ( m0,v,vkk,n) Füüsikalised suurused, mida kasutatakse mikrokäsitluses. Nende suurused defineeritakse, eeldades aine koosnemist molekulidest. Makroparameetrid (m,p,V,to,roo) Füüsikalised suurused, mida kasutatakse makrokäsitluses. Nende defineerimisel ei eeldata aine koosnemist molekulidest. Olekuparameetrid makroparameetrid p,V ja T Kontsentratsioon - Ideaalse gaasi mudel 1) Molekulid on punktmassid 2) Molekulide põrked seintega on abs. põrked 3) Molekulide vahel pole vastastikmõju Gaasi rõhk Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand Gaasi molekulide jaotus kiiruse järgi Temperatuur - iseloomustab süsteemi soojusliku tasakaalu olekut, tal on ühesugune väärtus soojuslikus tasakaalus oleva süsteemi kõikides osades. T = 273 + t
Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused I. Termodünaamika alused 1. Termodünaamika põhimõisted Süsteem vaadeldav universumi osa (liigitus: avatud, suletud, isoleeritud); faas ühtlane süsteemi osa, mis on teistest osadest eralduspinnaga lahutatud ja erineb teistest osadest oma füüsikalis-keemiliste omaduste poolest; olekuparameetrid iseloomustavad süsteemi termodünaamilist olekut: temperatuur (T), rõhk (p), ruumala (V), aine hulk (koostis) (n); olekuvõrrandid olekuparameetrite vahelised seosed. Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Clapeyroni-Mendelejevi võrrand): pV = nRT , R gaasi universaalkonstant; R = 8.314 J/molK (ehk 0.0820 dm atm/molK); 3 R = poVo/To; po normaalrõhk (1 atm. ehk 101 325 Pa), To normaaltemperatuur (0 °C ehk 273
Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused I. Termodünaamika alused 1. Termodünaamika põhimõisted Süsteem – vaadeldav universumi osa (liigitus: avatud, suletud, isoleeritud); faas – ühtlane süsteemi osa, mis on teistest osadest eralduspinnaga lahutatud ja erineb teistest osadest oma füüsikalis-keemiliste omaduste poolest; olekuparameetrid – iseloomustavad süsteemi termodünaamilist olekut: temperatuur (T), rõhk (p), ruumala (V), aine hulk (koostis) (n); olekuvõrrandid – olekuparameetrite vahelised seosed. Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Clapeyroni-Mendelejevi võrrand): pV = nRT , R – gaasi universaalkonstant; R = 8.314 J/mol⋅K (ehk 0.0820 dm ⋅atm/mol⋅K); 3 R = poVo/To; po – normaalrõhk (1 atm. ehk 101 325 Pa), To – normaaltemperatuur (0 °C
o Sulamine o Difusioon o Elektrolüüs · Termodünaamika on teadus energia muundumistest. · Süsteem võib olla o Avatud o Suletud o Isoleeritud o Homogeensed o Heterogeensed · Süsteemi olekufunktsioonideks (arvutatavad suurused) on sellised süsteemi olekut iseloomustavad suurused, mis ei sõltu oleku saavutamise viisist: o Siseenergia, o Entalpia, o Entropia, o Vabaenergia. · Olekuparameetrid on mõõdetavad suurused: o Temperatuur (T) o Rõhk (P) o Ruumala (V) o Ainehulk (n) o Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatus, siis on tegemist isoprotsessiga. · Protsessid: o P=konst isobaarilised protsessid atmosfääri rõhul lahtises nõus kulgevad reaktsioonid o V=konst isokoorilised protsessid hermeetiliselt suletud jäigaseinalises aparatuuris
Need parameetrid määravad ära soojuse muundamise mehhaaniliseks tööks. Peale selle ekisteerivad nn. energeetilised oleku parameetrid: 1) Siseenergia ,,U" [J] 2) Entalpia (soojussisaldus) ,,H" [J] 3) Entroopia ,,S" [J/K] Peale selle jaotatakse neid kõiki parameeterid kahte gruppi: 1) Intensiivsed parameetrid 2) Ekstensiivsed (aditiivsed) 1.1 On sellised prameetrid, mis ei olene termodünaamilise keha massist ja nende hulka kuuluvadtermilised olekuparameetrid (rõhk, erimaht ja temperatuur), nende hulkka kuuluvad veel: Erisiseenergia u [J/kg] [J/kg] Erietalpia h [J/kg] [J/kg] Erientroopia s [J/kgK] [J/kgK] 2.1 Ekstensiivsed parameetrid sõltuvad keha massist ja nende hulka kuuluvad energeetilised parameetrid (U; H; S) V(maht) Termilised olekuparameetrid pa; v; T. 1) [m3/kg] [kg/m3] - Erimaht 2) Rõhk on jõud mis mõjub ühele pinnaühikule normaali suunas (risti)
Faasid on üksteisest eraldatud füüsikaliste eralduspindadega. Nt. suhkrulahus ja jää. Suhete alusel keskkonnaga jaotatakse süsteemid: Isoleeritud — süsteem ei vaheta ümbritseva keskkonnaga energiat ega massi. Suletud — süsteem vahetab ümbritseva keskkonnaga energiat, massi ei vaheta. Avatud — süsteem vahetab ümbritseva keskkonnaga nii energiat kui ka massi. Süsteemide olekud on üheselt määratud olekuparameetrite ja funktsioonidega. Olekuparameetrid — makroskoopilised suurused, mida saab eksperimentaalselt mõõta. Kindel parameetrite kombinatsioon määrab süsteemi oleku. Olekuparameetrid: p — rõhk T — temperatuur V — ruumala n — aine hulk Igasugune parameetrite muutus on termodünaamiline protsess ja nende muutus viib uue oleku tekkele. Olekufunktsioonid — suurused, mille väärtus on üheselt määratud ainult süsteemi olekuga ega sõltu sellest, millisel teel see olek saavutatud on
Seega saame p=Vg/S=hSg/S=gh ehk sõnades: vedeliku rõhk anuma põhjale võrdub vedeliku tiheduse , vaba langemise kiirenduse g ja vedelikusamba kõrguse h korrutisega. Samal sügavusel avaldab vedelik sama suurt rõhku ka anuma külgseintele ja isegi vertikaalselt üles. - Pidevuse teoreem - Vedeliku voolamisel muutuva ristlõikega torus on voolamise kiirus pöördvõrdeline toru ristlõike pindalaga. Bernoulli võrrand: Loeng 8 - Gaasi olekuparameetrid: Olulisemad gaasi iseloomustavad suurused on temperatuur, rõhk ja ruumala. Samadel tingimustel okupeerib võrdne kogus ükskõik millist gaasi võrdse ruumala. Näiteks normaaltingimustel (temperatuur 0°C (+273,15 K), rõhk 1 atm (Atmosfäär on rõhu ühik, suurus on 101 325 paskalit ehk 760 mmHg.)) on ühe mooli gaasi ruumala 22,4 l. Kolm gaasi olekuparameetrit seob omavahel gaasi olekuvõrrand, mis on tuntud ka
annaabi.ee 
