Termodünaamika põhjal iga keha annab soojust ära ja võtab ka vastu. Protsessi,kus üks keha annab soojust ära ja teine keha saab juurde nim. soojusvahetuseks. Kehade süsteemi,mis vahetavad soojudt nim. termodünaamiliseks süsteemiks. Süsteem on suletud, kui ta pole soojusvahetuses süsteemi väliste kehadega Kui lisaks süsteemi kehadele toimub soojusvahetus ka muude kehadega nim. süsteemi avatud termodünaamiliseks süsteemiks. Kui mingis protsessis on kolmest olekuparameetrist üks muutumatu,siis on tegemist isoprotsessiga. Ekkeskmine kineetilineenergia Vkiirus nkonsentratsioon prõhk KBoltzmanni konstant ttemp celsiustes Ttemp Mmolaarmass momolaarmass korda süsiniku ühendi mass 1.p= 3nmoV 2. p=3nEk 3.Ek= 2 4.Ek=2kT 5.V= mo 6.pV=MRT 7.T=t+273 8.t=T273 9.1,66 10 kg süsiniku ühendi mass 10. Boltzmanni konstant 1,38 10
tõstmiseks ja välisjõudude vastu tööks. Q = U + A Q- soojushulk- 1J U- siseenergia- 1J A- töö- 1J Igiliikur ehk perpetuum mobile on masin, mis liigub või teeb tööd igavesti. · Esimest liiki igiliikur teeb tööd eimillegi arvelt ehk väljastab rohkem energiat kui on vaja masina käigushoidmiseks. Vastavalt energia jäävuse seadusele ning termodünaamika esimesele sedusele on esimest liiki igiliikuri loomine võimatu. ISOPROTSESSID: Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga. 1. Iobaariline protsess: Jääval rõhul toimuvat protsessi nimetatakse isobaarseks protsessiks. . 2. isokoorne protsess: Isokoorne protsess toimub jääval ruumalal. 3. Isotermiline protsess: Isotermne protsess toimub jääval temperatuuril. Termodünaamika II printsiip väidab, et soojus ei saa iseenesest minna üle külmalt kehalt kuumemale.
Suletud süsteemi korral pole ta soojusvahetuses süsteemiväliste kehadega, vastupidisel juhul on tegu avatud süsteemiga. Soojust on teistele kehadele võimeline üle andma iga keha, mille temperatuur on üle 0 K. Lõplikult ülekantava soojushulga määrab vahetunud soojushulkade vahe. Külmemad kehad annavad soojust edasi kiiremini liikuvate molekulide arvelt. Gaasi rõhk ja ruumala on jäädaval temperatuuril võrdelised. Isoprotsessiga on tegu siis, kui üks kolmest olekuparameetrist on muutumatu. Kui muutumatu on rõhk, nimetatakse protsessi isobaariliseks. Kui muutumatu on ruumala, nimetatakse protsessi isohooriliseks. Kui muutumatu on temperatuur, nimetatakse protsessi isotermiliseks. Isoprotsessid on ideaalse gaasi olekuvõrrandi rakendamise erijuhud. = m0v F = m*a = m*v/t 0 K = -273,15 °C p = C*1/V, kus T = const p = C1*T, kus V = const pV = m/M*RT (ideaalse gaasi olekuvõrrand) R = pV/T, kus m/M = 1 V = C1*T, kus p = const k võrdetegur energia ja abs
mudel, kus:molekulid loetakse punktmassideks;molekulide põrgetel anuma seinaga nende kiiruste väärtus ei muutu, muutub kiiruse suund; molekulide vahelist vastastikmõju ei arvestata.Ideaalse gaasi olekuvõrrand seob omavahel gaasi ruumala V (m3), rõhu p (Pa) ja temperatuuri T (K) kui gaasi mass m (kg) ei muutu (m=const); M on gaasi molaarmass (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
Antud valem on termodünaamika I prinsiibi matemaatiline väljendus. 27. Sõnasta termodünaamika I prinsiip. Termodünaamilisele süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. 28. Mis asi on perpetuum mobile? Perpetuum mobile on igiliikur, mille abil püüti teha tööd ilma energiat tarbimata. 29. Mida nimetatakse isoprotsessiks? Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga 30. Nimeta termodünaamikas toimivad isoprotsessid. · Isobaarne protsess · Isokoorne protsess · Isotermne protsess 31. Joonisel on kujutatud isoprotsesside graafikud. Missuguste protsessidega on tegemist? A B C ©anmet.rtg 2007 4
Ideaalse gaasi m olekuvõrrand (Clapeyron'i võrrand) pV = RT seob omavahel gaasi ruumala V µ (m3), rõhu p (Pa) ja temperatuuri T (K) kui gaasi mass m (kg) ei muutu (m=const); µ on gaasi molaarmass (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. Isobaariline protsess, kui gaasi rõhk ei V V V kahe oleku võrdlemisel saame T = T 1 2 muutu (Gay-Lussaci seadus): = const ; T 1 2 ehk V1T2 =V2T1
Ideaalsel gaasil on siseenergia võrdeline temperatuuriga. 12. Ideaalne gaas? + Võrrand ? Reaalne gaas? Ideaalse gaasi puhul ei arvestata molekulide mõõtmeid ja nende vahelist vastastikmõju. p= 1/3 nmov2 Reaalne gaas on laiemas tähenduses reaalselt eksisteeriv gaas. Kitsamas tähenduses gaas, mille omaduste seletamisel ei piisa ideaalse gaasi mudelist. 13. Isoprotsessid? Iseloom + ül! Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga. 1. Isobaarne protsess rõhk on konstantne. Isobaarsel protsessil on ruumala ja temperatuur võrdelises seoses. 2. Isohoorne protsess ruumala on konstantne. Isohoorsel protsessil on rõhk ja temperatuur võrdelises seoses. 3. Isotermne protsess temperatuur on konstantne. Isotermsel protsessil on ruumala ja rõhk pöördvõrdelises seoses. 14. Mikro- ja makroparameetrid?
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 toimuvad protsessid o T=konst isotermilised protsessid o Adiabaatilised protsessid ei toimu soojusvahetust ümbrusega · Termodünaamika põhimõistest on töö.
induktiivsus või mahtuvus, mille mõõtmiseks on vaja toiteallikat. Gene-raatorandurites muundatakse mõõdetav mitteelektriline suurus elektromotoorjõuks [6]. 2.1. Temperatuur Temperatuur on kõige laiemini mõõdetav ja reguleeritav tehnoloogilise protsessi muutuja. Temperatuuri mõõtmist ei tule ette mitte üksnes tööstuses. Temperatuur mõ-jutab kõiki meie elu külgi nii kodus kui ka tööl. Temperatuur on üks kolmest termodü-naamilise keha termilisest olekuparameetrist. Temperatuur iseloomustab keha kuumenemise astet, temperatuur määrab soojusvoo suuna. Soojusvoog on alati suunatud kõrgema temperatuuriga kehalt madalama tem-peratuuriga kehale [7]. 2.1.1. Termopaar Termoelektrilise termomeetri moodustab termopaar koos termoelektromotoorjõu mõõteriistaga – potentsiomeetri või millivoltmeetriga. Kahest erisugusest elektrijuhist koosnevas kinnises ahelas tekib elektrivool, kui ühenduskohtade temperatuurid eri- 20 nevad
T universaalseks gaasikonstandiks R , mille arvuline väärtus on 8,31 J /mol.K. Suvalise gaasikoguse korral pV = (m/M)RT , kus m on gaasikoguse mass, M molaarmass, R universaalne gaasikonstant, T gaasi absoluutne temperatuur ja ainehulk moolides. Kui ideaalse gaasi parameetrid muutuvad, siis gaas läheb ühest olekust teise. Sellist üleminekut nimetatakse protsessiks. Kui mingi protsessi käigus gaasikoguse mass on jääv ja kolmest olekuparameetrist (p, V, T) muutub ainult kaks, st üks parameeter ei muutu, siis nimetatakse protsessi isoprotsessiks. Kui jääv suurus on rõhk, nimetatakse protsessi isobaarseks, jääva ruumala korral isokoorseks ja jääva temperatuuri korral isotermseks. Neid protsesse kirjeldavaid võrrandeid saab tuletada ideaalse gaasi olekuvõrrandist, võttes ühe muutuja konstantseks. Isobaarset protsessi kirjeldab seos V/T = const. Kahe oleku võrdlemisel antakse see V1 V2 seos kujul =
väärtus on sama, mis Celsiuse skaalal. Temperatuuri tähis Kelvini skaalal- T (mõõdetakse kelvinites) 17 Temperatuuri tähis Celsiuse järgi- t (mõõdetakse kraadides) T = t + 273,15 t = T 273,15 Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Clapeyroni- Mendelejevi võrrand) 24. Isoprotsessid Ideaalse gaasiga toimuva igasuguse protsessi puhul on olekuparameetrite p, V, T omavaheline seos määratud ideaalse gaasi olekuvõrrandiga. Kui mingis protsessis on kolmest olekuparameetrist üks muutumatu, siis on tegemist isoprotsessiga. · Isobaariline- rõhk jääb muutumatuks. · Isohooriline- ruumala on jääv · Isotermiline- protsessis püsib muutumatuna temperatuur. Ideaalse gaasi olekuvõrrand kehtib muidugi ka isoprotsesside korral. Isoprotsesse kirjeldavad võrrandid saab tuletada ideaalse gaasi olekuvõrrandist, võttes ühe muutuja konstantseks. m/M ja R on konstantsed ja tehte m/M *R võib asendada C-ga: C=m/M*R p*V = C Isotermiline
muutumist. See esineb ainult koherentsete lainete korral. Sel juhul on lainete faaside vahe ja lainepikkus muutumatu. Kui lained liituvad samas faasis (ühes "taktis") , on liitlaine amplituud maksimaalne ja siis räägitakse interferentsi maksimumist . Kui aga liituvad lained on vastandfaasis ("vastastaktis"), siis on liitlaine amplituud minimaalne ja räägitakse interferentsi miinimumist. Isoprotsessiks nimetatakse protsessi, mille käigus gaasikoguse mass on jääv ja kolmest olekuparameetrist (p, V, T) muutub ainult kaks, st üks parameeter ei muutu. 4 Kui jääv suurus on rõhk, nimetatakse protsessi isobaarseks, jääva ruumala korral isokoorseks ja jääva temperatuuri korral isotermseks. ja gammakiirgus. Joonkiirus näitab, kui pika tee läbib keha ajaühikus mööda ringjoont. Joonkiiruse suund on alati puutuja sihiline. Jääva nurkkiiruse korral on joonkiirus on seda suurem,
t. teha tööd või anda ära mingi osa soojusest. Seega muutub suletud süsteemi energia energiavahetuse tõttu (kas töö või soojusena) keskkonnaga. *Soojus, mis läheb välja (ekso), on negatiivne. *Töö, mida süsteem teeb, on negatiivne (töö läheb välja). *Selle tõttu suletud süsteemi siseenergia väheneb. Isoleeritud süsteemi siseeneria ei muutu, sest energiaülekanne puudub U=0. 17. Protsessid püsival ruumalal ja rõhul, entalpia, soojusmahtuvus? Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga). Olekuparameetrid on mõõdetavad suurused: temperatuur (T); rõhk (P); ruumala (V); ainehulk (n). Parameetrite omavaheline sõltuvus kujutab endast ideaalgaasi olekuvõrrand: pV=m/M*RT pV=n*RT n=m/M 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
ruutude keskväärtus. m Ideaalse gaasi olekuvõõrand p V = R T , kus m on gaasi mass, M gaasi molaarmass, M J R = 8,31 universaalne gaasikonstant. mol K Võrrand tähendab seda, et gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline selle absoluutse temperatuuriga. Isoprotsessid on jääva gaasikoguse (mass m) üleminekuprotsessid ühest olekust teise, kui kolmest olekuparameetrist (p, V, T) üks ei muutu. Järelikult on võimalik kolm isoprotsessi: 1. p = const ehk isobaariline protsess V = f (T ) ehk Gay- Lussac'i V1 V2 V seadus, mida kirjeldab seos = = = const T1 T2 T 2. V = const ehk isohooriline protsess p = f (T ) ehk Charles'i p1 p2 p
ruutude keskväärtus. m Ideaalse gaasi olekuvõõrand p V = R T , kus m on gaasi mass, M gaasi molaarmass, M J R = 8,31 universaalne gaasikonstant. mol K Võrrand tähendab seda, et gaasikoguse rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline selle absoluutse temperatuuriga. Isoprotsessid on jääva gaasikoguse (mass m) üleminekuprotsessid ühest olekust teise, kui kolmest olekuparameetrist (p, V, T) üks ei muutu. Järelikult on võimalik kolm isoprotsessi: 1. p = const ehk isobaariline protsess V = f (T ) ehk Gay- Lussac'i V1 V2 V seadus, mida kirjeldab seos = = = const T1 T2 T 2. V = const ehk isohooriline protsess p = f (T ) ehk Charles'i p1 p2 p
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. Protsessid (kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga) P=konst - isobaarilised protsessid atmosfääri rõhul lahtises nõus kulgevad reaktsioonid V=konts isokoorilised protsessid hermeetiliselt suletud jäigaseinalises aparatuuris toimuvad protsessid T=konts isotermilised protsessid Adiabaatilised protsessid ei toimu soojusvahetust ümbrusega (q = 0) muutuvad:T, P, V Protsesside liigid soojusvahetuse suuna järgi Eksotermiline protsess soojus eraldub
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. Protsessid (kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga) P=konst - isobaarilised protsessid atmosfääri rõhul lahtises nõus kulgevad reaktsioonid V=konts isokoorilised protsessid hermeetiliselt suletud jäigaseinalises aparatuuris toimuvad protsessid T=konts isotermilised protsessid Adiabaatilised protsessid ei toimu soojusvahetust ümbrusega (q = 0) muutuvad:T, P, V Protsesside liigid soojusvahetuse suuna järgi Eksotermiline protsess soojus eraldub
Tsüklilises protsessis, juhul kui süsteemi alg ja lõppolek langevad kokku on üldine siseenergia muutus U =O. Seega on selles protsessis süsteemi töö võrdne ümbruselt saadud soojusega w=q. 27. Termodünaamika I seaduse matemaatiline avaldis. U=q+w U siseenergia muutus q süsteemile antav soojushulk w töö 28. Protsessid püsival ruumalal ja rõhul, entalpia, soojusmahtuvus. Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga. P=konst isobaarilised protsessid, atmosfääri rõhul lahtises nõus kulgevad reaktsioonid V=konst isokoorilised protsessid, hermeetiliselt suletud jäigaseinalises aparatuuris toimuvad protsessid T=konst isotermilised protsessid Adiabaatilised protsessid ei toimu soojusvahetust ümbrusega (q = 0) muutuvad: T , P , V Eksotermiline protsess soojus eraldub Endotermiline protsess soojus neeldub
Kui ideaalse gaasi parameetrid muutuvad, Adiabaatiliseks nimetatakse sellist protsessi, siis gaas läheb ühest olekust teise. Sellist mis on nii aeglane, et tema kulgemise üleminekut nimetatakse protsessiks. Kui karakteerne aeg on mõnevõrra väiksem mingi protsessi käigus gaasikoguse mass on jääv ja kolmest olekuparameetrist (p, V, T) (praktikas piisab paarikordsest erinevusest), Ka selles etapis tehtavat tööd saab kui süsteemi omavõnkesagedus. kasutada. Siseenergia muutumine toimub ainult töö 3) Gaas annab jahutile isotermiliselt tegemise arvel. Selleks peavad reaalsed (aeglaselt) ära teatud osa esimeses protsessid kulgema piisavalt kiiresti, et etapis saadud soojusest
gaasikonstant. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandi teisendid. Et ühe gaasimolekuli kulgliikumise keskmine kineetiline energia avaldub siis võib ideaalse gaasi olekuvõrrandi kirja panna ka järgmiselt: Gaasi rõhk on võrdeline molekulide kulgliikumise keskmise energiaga ja molekulide arvuga ruumalaühikus. 29.Isoprotsessid. Isoprotsessideks nimetatakse selliseid protsesse, mille käigus mingi kindla gaasikoguse üks kolmest olekuparameetrist (p,V,T) jääb konstantseks. 1. Isotermiline protsess. Protsessi käigus ei muutu gaasi temperatuur, näiteks gaasi aeglane kokkusurumine kolvi all silindris, mis on ümbritsetud soojusisolatsiooniga. Boyle'i-Mariotte'i seadus. Konstantsel temperatuuril muutub mingi kindla gaasikoguse rõhk pöördvõrdeliselt ruumalaga. T const pV const . 2. Isobaariline protsess. Protsessi käigus ei muutu gaasi rõhk, näiteks gaasi kuumutamine
keemiline koostis ei muutu, on tema rõhu ja ruumala korrutis konstantne: p1V1 p 2V2 const . (9.11) T1 T2 See on Clapeyroni poolt katseliselt kindlaks määratud seos, nimetatud konstandi väärtuse tegi teoreetiliste arvutustega kindlaks Mendelejev. 9.6 Isoprotsessid Isoprotsessideks nimetatakse selliseid protsesse, mille käigus mingi kindla gaasikoguse üks kolmest olekuparameetrist (p,V,T) jääb konstantseks. Isoprotsesse kirjeldavad võrrandid järelduvad otseselt Clapeyroni võrrandist, kus vasakul ja paremal pool mingi gaasi olekuparameetri väärtus on ühesugune ja seetõttu taandub vastav parameeter välja. Siiski, kuna isoprotsesside võrrandid avastati ajalooliselt enne Clapeyroni võrrandit, siis tuuakse nad esile eraldi seadustena. 1. Isotermiline protsess. Protsessi käigus ei muutu gaasi temperatuur, näiteks gaasi aeglane
T gaasikonstandiks R , mille arvuline väärtus on 8,31 J /mol.K. Suvalise gaasikoguse korral pV = (m/M)RT = RT, kus m on gaasikoguse mass, M molaarmass, R universaalne gaasikonstant, T gaasi absoluutne temperatuur ja ainehulk moolides. Kui ideaalse gaasi parameetrid muutuvad, siis gaas läheb ühest olekust teise. Sellist üleminekut nimetatakse protsessiks. Kui mingi protsessi käigus gaasikoguse mass on jääv ja kolmest olekuparameetrist (p, V, T) muutub ainult kaks, st üks parameeter ei muutu, siis nimetatakse protsessi isoprotsessiks. Kui jääv suurus on rõhk, nimetatakse protsessi isobaarseks, jääva ruumala korral isokoorseks ja jääva temperatuuri korral isotermseks. Neid protsesse kirjeldavaid võrrandeid saab tuletada ideaalse gaasi olekuvõrrandist, võttes ühe muutuja konstantseks. 39
annaabi.ee 
