Termodünaamika-Soojusõpetuse osa, milles ei eeldata,et kehad koosnevad osakestest. Leitakse seosed kehi iseloomustavate füüsikaliste suuruste(sh. olekuparameetrite)vahel. Mida kõrgem on temp., seda suurem on energia. Keha siseenergia muutumine : 1)Soojusüleminek(konveksioon, soojusjuhtivus, soojuskiirgus):2)Mehaaniline töö. Siseenergia kandub üle kõrgema temp. kehalt madalamale, kuni saabub soojuslik tasakaal. Termodünaamika 1.seadus. (Energia jäävuse seadus rakendatuna soojusnähtustel).Gaas: Gaasile antud soojushulga arvelt muutub gaasi siseenergia ja gaas teeb tööd. Ideaalse gaasi töö A.(Välisjõudude töö A on võrdeline ja vastupidine)
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), To – normaaltemperatuur (0 °C ehk 273.15 K), Vo – molaarruumala normaaltingimustel (22.4 dm3/mol).
Millised on peamised makro skoopilised parameetrid? Termodünaamikas kasutab nähtuste kirjeldamiseks makroparameetreid, mileks on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamiseks. Nendeks on suurused, mida on võimalik hõlpsasti mõõta, näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur. Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nim ka olekuparameetriteks. Olek ei tähenda siin mitte agregaatolekut, vaid ainekoguse seisundit, mison määratud olekuparameetrite p, V ja T konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter. Mis on termodünaamiline süsteem? Termodünaamikas vaadeldakse pretsesse tavaliselt suletud ehk soojuslikult isoleeritud süsteemis(näiteks suletud termopudelis). Selliseks süsteemiks on kehade kogum, mis on soojusvahetuses ainult omavahel, mitte aga väljaspool kogumit asuvate kehadega. Mida iseloomustab kahe keha temperatuuri vahe?
Füüsikaline Maailmapilt Füüsika aines ja teaduslikud meetodid: mudelid, keel, põhjuslikkus. Makroskoopiliste kehade liikumine ja selle põhjused; Newtoni seadused. Kehasüsteemide liikumine – aine molekulaar-kineetiline teooria, olekuparameetrite muutumise seaduspärasused. Suure tihedusega molekulaarsüsteemid. Soojus – aineosakeste kaootilise liikumise energia. Elektromagnetism: elektrilaengud ja nende liikumine magnet- ja elektriväljas. Valguse dualism – osakeste voog versus elektromagnetlainetus. Mikromaailma ehituskivid – elementaarosakesed. Kvantmehaanika põhiideed. Relatiivsus maailma käsitlemisel: erirelatiivsusteooria postulaadid, energia ja massi ekvivalentsus ning aegruumi kõverdumine
tööpõhimõte. Reaalne gaas erineb ideaalsest gaasist selle poolest, et reaalses gaasis tuleb arvestada molekulide lõplike mõõtmetega ja molekulide vastastikmõjuga. Gaasi kokkusurumisel on reaalset gaasi kergem kokku suruda, kui molekulide vahekaugused on 10 mol läbimõõtu, kui aga gaas on tihedam on reaalset gaasi raskem kokku suruda, kui ideaalset, sest molekulide vahel hakkab toimima tõukejõud. Van der Waalsi võrrand iseloomustab reaalgaasi olekuparameetrite sõltuvust (p+m2/M2*a/V2)(V- m/M*b)=m/M*RT. Difusioon on ainete segunemine,kus ühe aine molekulid tungivad teise aine molekulide vahele.(kui lasta lõhna ühest klassi otsast, siis lõhn ei jõua kiirelt teise klassi otsa) Difusiooni kiirus sõltub molekulmassist. Mida suurem on mass, seda aeglasem on difusioon;mida kõrgem temp,seda kiirem dif.;mida hõredam gaas,seda kiirem on dif.,sest on harvemad molekulide põrked. Soojusjuhtivus on
seepärast nimetatakse seda ka termodünaamiliseks temperatuuriskaalaks.Kelvin on SI-süsteemi põhiühik temperatuuri mõõtmiseks ja mõõtühiku sümboliks on K. 1 kelvin on umbes 1/273,16 vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist. Üks kelvini on võrdne ühe rahvusvahelise temperatuuri skaala Celsiuse kraadiga mille sümboliks °C. 1 K = 1 °C. Tasakaaluline olek- Olekuvõrrand annab seose kolme suuruse - gaasi olekuparameetrite p,V ja T vahel tasakaaluolekus. Üldse räägitakse termodünaamikas mitte gaasist endast, vaid selle olekust, mõeldes viimase all olekuparameetrite väärtuste komplekti. Olekuparameetrite muutumist nimetame termodünaamikas protsessiks; kui see on väljendatav tasakaaluolekute ajalise järgnevusena, on protsess tasakaaluline. Gaasi universaalkonstant- gaasi universaalkonstant R on töö, mida teeb 1 mool gaasi isobaarilisel paisumisel kui temperatuur tõuseb 1K võrra.
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 ajalistprotsessi nim. mittetasakaaluliseks protsessiks. 2) Kui süsteemi mõjutatakse lõpmatult aeglaselt, siis selliste olekute jada nim. tasakaaluliseks protsessiks. 6. Ideaalse gaasi olekuvõrrand.
Entroopia süsteemi olek võrreldes tõenäosusega Nende käitumine on väga sarnane: mõlemad kasvavad süsteemi üleminekul tasakaaluolekusse. Seetõttu on loomulik otsida süsteemi ühe või teise oleku entroopia seost selle oleku tõenäosusega. Selle seose leidis kuulus Austria füüsik Ludwig Boltzmann. Ludwig Boltzmann Ta kasutas selle seose kirjeldamiseks nn termodünaamilise tõenäosuse mõistet. Ta lähtus selles, et olekuparameetrite abil määratud makrooleku tõenäosus on seda suurem, mida suurema arvu mikroolekutega on see realiseeritav. Molekulaarkineetiline teooria Gaasi molekulid võivad ühe ja sama temperatuuri, ruumala ning rõhu juures omandada väga mitmesuguseid asjukohti ja kiiruseid. Mikroolekuid, mis ongi määratud molekulide asukoha ja kiirusega, on aga seda rohkem, mida rohkem on molekulidel võimalusi omada erinevaid kiirusi ja
tõukejõud). Aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil. Parameeter on mingi füüsikaline suurus, mis kirjeldab aine olekut või omadusi (nt vedeliku ruumala, molekuli mass). Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamisel (nt ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur). Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nim ka oleku- parameetriteks. Olek on ainekoguse seisund, mis on määratud olekuparameetrite konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused, mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel (nt molekuli mass, molekuli kiirus, molekulide keskmine kiirus, molekulide keskmine kineetiline energia ja kontsentratsioon (molekulide arv ruumalaühikus). Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha
Gaasidega tegeledes on valemites kasutusel mõõtühikuna kelvini kraad K, mis on võrdne 273°C. - Ideaalse gaasi olekuvõrrand, mis on tuntud Clapeyroni-Mendelejevi võrrandi nime all: , kus p on rõhk (Pa), V on ruumala (m3), T on temperatuur (°K), z on aine kogus moolides (mool), R on gaasi universaalkonstant (R=8,314J/moolK), m on aine hulk grammides (1g=10-3kg), on aine molaarmass (gmool). Olekuvõrrand annab seose gaasi olekuparameetrite p,V ja T vahel tasakaaluolekus. Isoprotsessideks nimetatakse selliseid gaasi olekuvõrrandeid, kus üks parameetritest (temperatuur, rõhk, ruumala) jääb muutumatuks. Konstantsel temperatuuril toimuvat nimetame isotermiliseks, konstantses ruumalas toimuvat isohooriliseks ja konstantsel rõhul toimuvat isobaariliseks protsessiks. Isoprotsesside olekuvõrrand:
•Olekudiagramm, faasisiirekõverad (+ joonis) Olekute jaotumist rõhu ja temperatuuri järgi nim. Olekudiagrammiks § Tavaliselt esitatakse see pT–teljestikus (rõhktemperatuur) erinevate faaside piirjoonte abil •§ Kolmikpunkt on punkt, kus ühinevad •1) Sublimatsioonikõver •2) Aurustumiskõver •3) Sulamiskõver •Olekudiagrammi (vee) kolmikpunkt Kolmikpunkt on olekuparameetrite p, V, T kombinatsioon,mille juures on üheaegselt lubatud nii tahke, vedel kui gaasiline olek •§ Vee kolmikpunkti järgi on defineeritud Kelvini kraad: üks Kelvin = 1/273.15 vee kolmikpunkti temperatuurist § Faaside piirjooned määravad olekud, kus molekulide üleminekud ühest olekust teise on võrdtõenäosed
· Gaasi olekuvõrrand: rakendused, isoprotsessid. Ideaalse gaasi olekuvõrrand, mis on tuntud Clapeyroni-Mendelejevi võrrandi nime all: , kus p on rõhk (Pa), V on ruumala (m3), T on temperatuur (°K), z on aine kogus moolides (mool), R on gaasi universaalkonstant (R=8,314J/moolK), m on aine hulk grammides (1g=10-3kg), on aine molaarmass (gmool). Olekuvõrrand annab seose gaasi olekuparameetrite p,V ja T vahel tasakaaluolekus. Isoprotsessideks nimetatakse selliseid gaasi olekuvõrrandeid, kus üks parameetritest (temperatuur, rõhk, ruumala) jääb muutumatuks. Konstantsel temperatuuril toimuvat nimetame isotermiliseks, konstantses ruumalas toimuvat isohooriliseks ja konstantsel rõhul toimuvat isobaariliseks protsessiks. Isoprotsesside olekuvõrrand:
vatt. N=A/t. Mehhanismi kasutegur on kasuliku töö ja kogu tehtud töö suhe. =Akasulik/Akogu. Nr 19. Mikro- ja makrokäsitlus. Ainehulk. Mool. Avogadro arv. Molekulmass. Molaarmass. Aineosakeste kontsentratsioon. Mikrokäsitlus on aine iseloomustamine mikroparameetrite järgi (osakese tasemel- üksiku molekuli- iselooomustamine). Makrokäsitlus on aine iseloomustamine makroparameetrite järgi (ainehulka käsitletakse, kui tervikut). Makrokäsitluses iseloomustatakse aineid olekuparameetrite abil- rõhk, temperatuur ja ruumala. Olekuparameetriks ei ole aga mass, kuna massi koguse suurusest ei olene aine olek. Mool on ainehulk, milles on Avogadro arv molekule. 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
(v=const, dv=0). p1v1=RT1; energia temperatuuriga, on võrrand: 2/3(mw 2/2)=kT, kus p2v2=RT2--erimaht=> p1/T1·v=R=p2/T2·v => 2). Isobaariline protsess. p=const. Niiske auru k- Boltzmanni konstant(k=1,38·10 -23 J/K). 3. Avogadro p1/p2=T1/T2.so isohoorse protsessi põhivõrrand. isobaarsel kuumutamisel aurutemp. ei muutu. seadus pv=NkT, kus V- gaasi maht, N- mahus V olev Olekuparameetrite vaheline seos isohoorses protsessis. Ülekuumendatud auru isobaarsel kuumutamisel temp. molekulide koguarv(N=nV). Tähist moolmassi µ S2-S1=Cvln(p2/p1)=Cvln(T2/T1), (entroopia). tõuseb. Isobaarses protsessis on aurule juurdeantav (kg/kmol) ja tih (kg/m3), on vastavalt Avogadro s-le soojushulk q=i2-i1. Kui isobaarses kuumutusprotsessis
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 273.15 K), Vo molaarruumala normaaltingimustel (22.4 dm3/mol). Olekufunktsioonid funktsioonid, mis sõltuvad olekuparameetritest, nt. siseenergia (U),
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 ehk 273.15 K), Vo – molaarruumala normaaltingimustel (22.4 dm3/mol). Olekufunktsioonid – funktsioonid, mis sõltuvad olekuparameetritest, nt
M ´´ Niisket auru iseloomustatakse kuivusastmega X. X = M´´ - kuiva auru mass (kg) M ´+M ´´ mis sisaldub niiskes aurus) ja M´ - keeva vee mass (kg) mis sisaldub siiskes aurus. (kui x=0 on tegu veega, kui x=1 on tegu kuiva auruga.) 25. Veeauru tabelid ja olekudiagrammid. Tabelite struktuur ja diagrammide skeemid. Kuna veearu olekuparameetrite vahelised seosed on väga keerulised siis praktiliste ülesannete lahendamisel kasutatakse veeauru tabeleid.(eraldi tabelid on ülekuumendatud aurule). Tabelites on antud vastavas olekus veeaurule vastavad olekuparameetrid. 26. Vee aurustumisprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel koos seltustega. Eelmine punkt + vihikust loeng 8 juurest. 27. Ringprotsessi mõiste. Ringprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel. Tingimused ringprotsessi kulgemiseks
M ´´ Niisket auru iseloomustatakse kuivusastmega X. X M´´ - kuiva auru mass (kg) M ´ M ´´ mis sisaldub niiskes aurus) ja M´ - keeva vee mass (kg) mis sisaldub siiskes aurus. (kui x=0 on tegu veega, kui x=1 on tegu kuiva auruga.) 25. Veeauru tabelid ja olekudiagrammid. Tabelite struktuur ja diagrammide skeemid. Kuna veearu olekuparameetrite vahelised seosed on väga keerulised siis praktiliste ülesannete lahendamisel kasutatakse veeauru tabeleid.(eraldi tabelid on ülekuumendatud aurule). Tabelites on antud vastavas olekus veeaurule vastavad olekuparameetrid. 26. Vee aurustumisprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel koos seltustega. Eelmine punkt + vihikust loeng 8 juurest. 27. Ringprotsessi mõiste. Ringprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel. Tingimused ringprotsessi kulgemiseks
pindpinevus - pinnakihi osakeste jõuväljad jäävad kompenseerimata (pinnakihi pot.en. suureneb ja see avaldab survet sisemassile) difusioon - väljendab vedelikumolekulide dünaamilisust. van der Waalsi jõud - neutraalsete molekulide vahel toimiv Ep = Eor + Eind + Edisp molekulide vastastoime pot.koguenergia = orientats.energia + indukts.energia + dispersioonienergiia Gaasiseadused - Funktsionaalsed seosed gaaside rõhu, temperatuuri, ruumala (olekuparameetrite) vahel. Ideaalgaas - lihtsustatud mudel, reaalsuselähedane. Gaasi molaarruumala - Vm - 1 mooli gaasi ruumala standardtingimustes Vm = 22,4 l Osarõhkude (partsiaalrõhkude) seadus (J.Dalton, 1801): gaasisegu üldrõhk (P) võrdub kõikide komponentide osarõhkude (pi) summaga . P = p1 + p2 + … pn = pi Osarõhk - rõhk, mida segukomponent omaks, kui ta (antud t-ril) üksinda täidaks segu koguruumala.
protsess? Termodünaamiline protsess võib olla kas pööratav või mittepööratav. Pööratavaks protsessiks nimetatakse niisugust protsessi, mis saab kulgeda vastupidises suunas, nii et süsteem läbib kõik olekud mis pärisuunaski ja jõuab algolekusse tagasi (seejuures ka süsteemiga interaktsioonis olev ümbruskeskkond taastub oma algolekus). Pööratav on niisiis lõpmata aeglane protsess, mis saab kulgeda mõlemas suunas süsteemi olekuparameetrite (nt ruumala, temperatuur jne) lõpmata väikese varieerimise toimel. Mittepööratava protsessi korral pole olekute vastupidises järjekorras läbimine võimalik. Kõik reaalsed protsessid on rangelt võttes mittepööratavad, kuid sageli kulgevad nad nii aeglases tempos, et neid võib esimeses lähenduses pidada pööratavaiks. 107. Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega.
8. Isoentroopne protsess. Termodünaamiline ringprotsess ja termodünaamika II seadus. Carnot' ringprotsess. Otsene ja pöördringprotsess. Isoentroopne protsess:??? osad: AG-aurugeneraator, ÜK-auru ülekuumendi, T- auruturbiin, Termodünaamiliseks protsessiks - termodünaamilises G- generaator, K- kondensaator, TP- toitepump süsteemis toimuvad järjestikulised olekumuutused. Protsessi käiku väljendatakse tavaliselt mingite olekuparameetrite Termofikatsioon ( soojus+ el koostootmine), seosena, mis antakse kas analüütiliselt või graafiliselt. soojuskasuteguri mõiste Termodunaamika II seadus. Termodünaamika II seadus Termofikatisoon - elektrienergia ja soojuse koostootmist. määrab termodünaamiliste protsesside suuna—väiksema Selliseid el.jaamu, mis väljastavad peale elektrienergia ka tõenäosusega olekust suurema tõenäosusega olekusse. Def: soojust nim
4.1. Termodünaamika Termodünaamika kasutab nähtuste kirjeldamiseks makroparameetreid, milleks on füüsikalised suurused, mida kasutatakse ainekoguse kui terviku soojusliku oleku kirjeldamisel. Nendeks on suurused, mida on võimalik hõlpsasti mõõta, näiteks ainekoguse mass, rõhk, ruumala, temperatuur . Suurusi rõhk, ruumala ja temperatuur nimetatakse ka olekuparameetriteks. Olek ei tähenda siin mitte agregaatolekut, vaid ainekoguse seisundit, mis on määratud olekuparameetrite p, V ja T konkreetsete väärtuste kogumiga. Kui ühte olekuparameetrit muuta, muutub ka vähemalt üks teine olekuparameeter. 4.1.1. Temperatuur, soojus ja siseenergia Soojusõpetuse üheks põhimõisteks on temperatuur. Temperatuuril ei ole lühikest ja kõikehõlmavat definitsiooni. Sageli öeldakse , et temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga.
süsteemi ja ümbritseva keskkonna vahel. Termodünaamilise süsteemi oleks on määratud olekuparameetritega, näiteks rõhk, ruumala, temperatuur, mass jne. Mittetasakaaluline oleku puhul ei saa rääkida näiteks süsteemi temperatuurist, küll aga mingi süsteemi osa temperatuurist. Seejuures toimuvad makroskoopilised protsessid nagu soojusjuhtivus süsteemi eri osade vahel. Makroprotsessid lakkavad tasakaaluolekus. Olekuvõrrand annab seose süsteemi antud oleku olekuparameetrite vahel. Olekufunktsioon on füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi ja on määratud süsteemi olekuga. Näiteks siseenergia on olekufunktsioon. Termodünaamiline protsess igasugust süsteemi muutust, mis on iseloomustatud vähemalt ühe parameetri muutumisega, nimetatakse termodünaamiliseks protsessiks. Termodün protsessi tulemusel läheb süsteem uude olekusse. Kvaasistaatiline protsess ehk tasakaaluline protsess on üksteisele pidevalt järgnevate tasakaaluliste olekute jada
et olekuparameetrit. Gaasi entroopia väärtus normaaltingimustel loetakse nulliks. Kui lugeda erisoojust sõltumatuks temperatuurist, siis: c=const, s=cvln(T/To)+Rln(v/vo). 4. Termodünaamilised protsessid ideaalgaasidega. 1) Isohooriline protsessiks nim. sellist protsessi, kus termodünaamilise süsteemi soojuslikul mõjutamisel selle maht ei muutu. (v=const, dv=0). p1v1=RT1; p2v2=RT2—erimaht=> p1/T1•v=R=p2/T2•v => p1/p2=T1/T2.so isohoorse protsessi põhivõrrand. Olekuparameetrite vaheline seos isohoorses protsessis. s2-s1=cvln(p2/p1)=cvln(T2/T1), (entroopia). p T q=∆u+l, l=0 v s 2) Isobaarne protsess on protsess, mis toimub püsival rõhul. (p=const ja p=0).Ideaalgaaside korral järeldub võrranditest v1p1=T1R, v2p2=T2R, et v2/v1=T2/T1 Gay-Lussaci võrrand
KELVINI SKAALA- temperatuuriskaala, kus nullpunktiks on absoluutne nulltemperatuur ja kraadi 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
SI-süsteemi mõõtühik on J·kg-1·K-1. Termodünaamilised põhiprotsessid ideaalgaasidega 1m3 metaani CHu=0,7kg. Leida selle metaani tihedus ja eimaht. Rõhu mõõtmine v Rõhu mõõtmiseks vedelik manomeetriga gaasi rõhk siin anumas mõjutab manomeetri näitu. Õhurõhk elavhõbeda paromeetri järgi 770mm/Hg. Arvutada rõhk paskalites Termodünaamilised protsessid nimetatakse isohoorne, isobaarne, isotermiline, adiabaatne, polütroopne. 1. Määratakse termiliste olekuparameetrite vaheline seos antud protsessis. (p,v,t) 2. Määratakse protsessis sooritatud või kulutatud mehhaaniline ja tehniline töö. (l,lt) 3. Siseenergia muutus protsessis , entalpia muutus protsessis , entropia muutus protsessis . 4. Protsessis osalev soojushulk (q), p-v diagrammil graafiline töö, t-S diagrammil graafiliselt soojushulka. Isihoorne protsess Nimetatakse protsessi, mis kulgeb konstantsel mahul Isobaarne protsess On protsess, mis püsival rõhul
reaktsioonides osalevate ainet suhtelisi hulki. Vesinikuaatomi mass loetakse tinglikult üheks (molaarmass kaheaatomilise vesiniku jaoks on 2) jne., vt. Mendelejevi tabel. Moolides väljendatud aine kogust , kus on molaarmass, nimetatakse ainehulgaks. Lõppkokkuvõttes saab gaasi olekuvõrrand kuju mis on tuntud Clapeyroni-Mendelejevi võrrandi nime all. Olekuvõrrand annab seose kolme suuruse - gaasi olekuparameetrite ja vahel tasakaaluolekus. Üldse räägitakse termodünaamikas mitte gaasist endast, vaid selle olekust, mõeldes viimase all olekuparameetrite väärtuste komplekti. Olekuparameetrite muutumist nimetame termodünaamikas protsessiks; kui see on väljendatav tasakaaluolekute ajalise järgnevusena, on protsess tasakaaluline. Kui meid huvitab üksnes alg- ja lõppolek, võime tasakaaluliste protsesside valemeid
sest ta ei kanna edasi energiat (küll aga omab seda). Vastavalt sellele ei sisalda seisva laine faas ruumikoordinaati ja sõltub vaid ajast.Ta on seega keskkonna võnkuv olek. Seisvaid laineid iseloomustavad paisud (maksimaalne amplituud) ja sõlmed (minimaalne amplituud=0 ning faasi märgi muutumine). 44. Miks ei juhtu midagi paha kõrgepingetraadil istuva linnuga? Ei teki potentsiaalide vahet ehk ei teki pinget. 45. Gaasi olekuparameetrite vahelist seost kirjeldab olekuvõrrand: pV=nRT. Mis ühikud? P= pa, V=m3, n=mol, R = J/ mol *K, T=K 46. Kui aine A keemilise energiaga Ea muundub aineks B keemilise energiaga Eb. Ja reaktsioon toimub üle aktivatsioonibarjääri, siis päri ja vastupidise r-ni kiirused avalduvad järgmiselt: .. . avalda seos ainete A ja B kontsentratsioonide ja keemiliste energiate vahel. (all tabel). 47. Mis on elastsus? On aine omadus taastada oma esialgne kuju Elastse deformatsioni
ei lähe; laualt mahapillatud pall jääb pärast mitmeid põrgatusi põrandale seisma, kuid iseeneslikult ta põrgatades lauale tagasi ei „roni”. Pööratavaks protsessiks nimetatakse protsessi, mis saab kulgeda vastupidises suuna - süsteem läbib algolekusse naastes pärisuunas toimunud samu protsesse (seejuures taastub ka süsteemiga interaktsioonis olev ümbruskeskkond oma algolekusse). Tegu on väga aeglase protsessiga, mis saab kulgeda mõlemas suunas süsteemi olekuparameetrite (nt ruumala, temperatuur jne) lõpmata väikese varieerimise toimel. N: Pöörduval protsessil suureneb gaasi energia samapalju kui väheneb soojusallika energia ning süsteemi energia ei muutu. Uus Mittepööratava (iseenesliku) protsessi korral pole olekute vastupidises järjekorras läbimine võimalik. Kõik reaalsed protsessid on rangelt võttes mittepööratavad, kuid sageli kulgevad nad nii aeglases tempos, et neid võib esimeses lähenduses pidada pööratavaiks
Teades neist ühte, on teine keha termilise olekuvõrrandi kaudu arvutatav. Seetõttu võime piirduda ainult ühe keha erisoojuse eksperimentaalse määramisega. Ideaalse gaasi puhul c p cv R . Viimast avaldist tuntakse Mayeri võrrandina. 12. Termodünaamilised põhiprotsessid. Termodünaamiliseks protsessiks nimetatakse termodünaamilises süsteemis toimuvaid ajaliselt järjestikuseid muutusi aine ühest olekust teise siirdumisel. Sellega kaasneb süsteemi olekuparameetrite muutus. Isohoorne protsess v=const on protsess mis kulgeb konstantsel mahul või rõhul. p1 T1 tuleb pv=rt p2 T2 valemist
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
sisepõlemismootori töötsüklid). Adiabaatilisel protsessil muutuvad kõik kolm olekuparameetrit. Valemist (20) saame dQ = 0 korral dA = - dU , (37) mis tähendab, et adiabaatilise protsessi korral gaas teeb tööd oma siseenergia arvel. NB! Isohooriline protsess eeldab ideaalset soojusisolaatorit. Arvestades siseenergia valemit (19) saame kogutöö A = - C V ( T 2 - T 1 ) = CV ( T 1 - T 2 ) . (38) Teades seoseid olekuparameetrite vahel (neid seoseid nime-tatakse adiabaadi võrranditeks), saab tööd avaldada veel mitmel erikujul. Mõned neist: -1 R T1 V A = [1 - ( 1 ) ] , (39) -1 V2 -1 R T1 p A = [1 - ( 2 ) ] . (40) -1 p1 Nüüd peaks olema ka arusaadav, miks suurus kannab adiabaadi astendaja nime.
5. Keemiliste reaktsioonide seaduspärasusi keemilise reaktsiooni võrrand väljendab reaktsiooni üldtulemusi. Tegelikult on reaktsioon keerukam 5.1 Keemilise termodünaamika põhimõisteid. Olekuparameetrid ja olekufunktsioon. Homogeensed ja heterogeensed süsteemid Keemiliste reaktsioonide seaduspärasusi võimaldab avaldada keemiline termodünaamika, mis uurib erienergia vormide üleminekuid keemilistes protsessides, selle juures iseloomustatakse süsteemi olekuparameetrite ja olekufunktsioonidega. Olekuparameetriteks võetakse määreldavad suurused: temp (T), rõhk (P), ruumala(V) ja moolide arv (n). mitmesuguseid süsteemi omadusi vaadeldakse neidt parameetritest lähtuvalt. OLEKUFUNKTSIOONI muutust arvutatakse süsteemi algoleku ja lõppoleku funktsioonide väärtuste abil. Mitmesuguseid süsteemi omadusi vaadeldakse neist parameetritest sõltuvalt, eristatakse homogeenseid ja heterogeenseid süsteeme
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 võivad muutuda (muutuvad) hüppeliselt nende olekuparameetrite tuletised rõhu, temperatuuri järgi. Kogemustest on teada, et aine kui terviku üleminek uude faasi algab mikroskoopilises skaalas – näiteks aurus tekivad mikroskoopilised, alla mikronilise läbimõõduga vedeliku kerad enne terviklikku vedelasse faasi üleminekut. Sulametallis tekivad ülalpool sulamistemperatuuri temperatuuri vähenedes mikrokristalllid, millest saavad tahke kristallilise faasi tahkestumise tsentrid või tuumad
tagasi kuumaks enam ei lähe; laualt mahapillatud pall jääb pärast mitmeid põrgatusi põrandale seisma, kuid iseeneslikult ta põrgatades lauale tagasi ei „roni”. Pööratavaks protsessiks nimetatakse protsessi, mis saab kulgeda vastupidises suuna - süsteem läbib algolekusse naastes pärisuunas toimunud samu protsesse (seejuures taastub ka süsteemiga interaktsioonis olev ümbruskeskkond oma algolekusse). Tegu on väga aeglase protsessiga, mis saab kulgeda mõlemas suunas süsteemi olekuparameetrite (nt ruumala, temperatuur jne) lõpmata väikese varieerimise toimel. N: Pöörduval protsessil suureneb gaasi energia samapalju kui väheneb soojusallika energia ning süsteemi energia ei muutu. Mittepööratava (iseenesliku) protsessi korral pole olekute vastupidises järjekorras läbimine võimalik. Kõik reaalsed protsessid on rangelt võttes mittepööratavad, kuid sageli kulgevad nad nii aeglases tempos, et neid võib esimeses lähenduses pidada pööratavaiks
vahekordade uurimisega ka termodünaamilise keha (gaaside ja aurude) omaduste tundmaõppimisega, millega puutume samuti kokku järgnevas. 1.3. Termodünaamilise keha termilised olekuparameetrid. Termodünaamilise süsteemi ja väliskeskkonna koosmõjul termodünaamiline keha muudab oma olekut. Termodünaamilise keha oma oleku iseloomustamiseks kasutatakse kolme termilist olekuparameetrit: e r i m a h t u (või tihedust), r õ h k u ja t e m p e r a t u u r i . Termiliste olekuparameetrite kõrval, nagu näeme allpool, leiavad kasutamist ka soojuslikud olekuparameetrid (siseenergia, entalpia, entroopia jt.). Termodünaamilise keha olek on üheselt määratud kahe meelevaldse olekuparameetriga. E r i m a h u k s nimetatakse keha massiühiku mahtu. Tähistades keha mahu V(m3) ja massi M(kg), siis erimaht v = V/M m3/kg Erimahu pöördväärtust nimetatakse tiheduseks: = M/V = 1/v kg/m3
annaabi.ee 
