Biokeemia töö (14.10.15) kordamine 1. Termodünaamika esimene seadus: Energia ei saa tekkida ega hävida. Energiahulk, mis voolab mingisse seadmesse, võrdub energiahulgaga, mis seadmest välja voolab. Termodünaamika teine seadus: Kõigis looduslikes protsessides entroopia kasvab. Soojus liigub kuumemast kohast külmemasse kohta. Entalpia väljendab süsteemi siseenergia (U), rõhu (p) ja ruumala (V) vahelist seost. (H=U+pV) Entroopia kirjeldab süsteemi korratuse kasvu ja/või protsesside käigus süsteemis aset leidva energia kvaliteedi langust. 2. Keemiline kineetika on füüsikalise keemia osa, mis tegeleb reaktsioonide kiirustega.
· enamustel herbivooridel on see aga 30 - 60% · fütoplanktonist toituvatel zooplankteritel on see 50 - 90%. 76. Albeedo maapinna või vee võime päikesekiirgust tagasi peegeldada. 77. Kineetiline energia väljendub mingis konkreetses tegevuses, reaalselt eksisteeriv ja toimiv valgusenergia, soojusenergia, elektrienergia, mehaanilise liikumise energia. 78. Potentsiaalne energia kasutamata töövaru bensiin, pingul kumm jne. 79. Entroopia süsteemi määramatuse, korrapäratuse määr, ka kasutamiseks kättesaamatu energia määr. Entroopia kasvades väheneb kinnise süsteemi võime teha süsteemisisest tööd ja energia hajub. Lahtises süsteemis võib pöördumatute protsesside entroopia jääda muutumatuks või koguni väheneda, kuid süsteemi ja seda ümbritseva keskkonna entroopia ikkagi kasvab. 80. Negentroopia on vastandmärgiga entroopia. See on süsteemi korrastumuse ja korrapärasuse määr. 81
Termodünaamika on teadus erinevate energialiikide muutus S= S2- S1 = s1s2 dQ/ T [J/(kg*K)]. Entroopia on vastastikustest muundumistest. Termodünaamika hõlmab ekstensiivne suurus. Entroopia kui olekufunktsiooni väärtuse mehaanilisi, soojuslike, elektrilisi, keemilisi, elektromagnetilisi ja määravad kaks meelevaldset olekuparameetrit. Gaasi entroopia muid nähtuseid. Tehnilise termodünaamika põhi ülesanne on väärtus normaaltingimustel loetakse nulliks. teoreetiliste aluste loomine, soojusmootorite, soojusjõu seadmete, soojus transformaatoritele. 4. Isohooriline protsessiks nim. sellist protsessi, kus Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, termodünaamilise süsteemi soojuslikul mõjutamisel selle maht
teineteist jõuga, mis on võrdeline nende masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Põhiprintsiibid- nüüdisaegne füüsikaline maailmapilt toetub teatud kindlatele, praegusel hetkel tunnustatud põhimõtetele, mis määravad meie ettekujutluse ümbritsevast maailmast. : Galilei relatiivsusprintsiip, aine atomaarsuse printsiip, valguse dualismi printsiip, universumi ühtsuse printsiip jne. Näide ühest põhiprintsiibist: Entroopia kasvu printsiip- entroopia iseloomustab termodünaamilise süsteemi korrastamatuse astet ning see printsiip väljendab tõsiasja, et suletud süsteemis tervikuna korrastamatus alati kasvab, entroopia kasvu printsiip, mis on termodünaamika teise seaduse üldistus, lubab ennustada protsesside kulgemise suunda. Nii näiteks kandub soojus alati soojemalt kehalt üle jahedamale. Jäävusseadused, mis kinnitavad mingi füüsikalise suuruse jäävust teatud tingimustes, on
Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess? 55. Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega. 56. Tooge vähemalt kolm termodünaamika II seaduse formuleeringut. 57 - 58. Missugune on Carnot' tsükkel? Skeem p-V teljestikus koos protsesside nimetamisega, soojushulkadega ja temperatuuridega ja kasuteguri valemiga. Mille poolest on Carnot tsükkel tähelepanuväärne? 59. Mis on entroopia? Valem. Milline on entroopia statistiline tõlgendus? Valem. Mis on termodünaamiline tõenäosus? Entroopia on korrapäratuse (kaose) mõõt ja veel üks olekuparameeter. Entroopia näitab, kui suurel määral on energia süsteemis ühtlustunud ehk muutunud inimese jaoks mitte kasutatavaks (nt kui inimene kütab korra päikeselt tulnud energiaga toa soojaks, siis seda soojusenergiat ta enam uuesti kasutada ei saa tema vaatepunktist korrapäratus suurenes). Entroopia valem:
Miks ja kuidas saavutatakse ES kompleksi destabiliseeri- mine? Siirdeseisundi EX tähendus ensüümireaktsioonis - kui tekib EX vahepeal,siis on tegemist katalüüsitud reaktsiooniga. Selle vabaenergia on väiksem kui katalüüsita reaktsiooni siirdeseisundi puhul. Seega alandab aktivatsioonienergiat. ...ja selle saavutamine - ensüüm stabliseerib EX enam kui ta stabiliseerib ES ehk enüüm on disainitud siduma X tugevamini kui S või P. Faktorid: lähedus ja orientatsioon, entroopia vähenemine ES moodustumisel, ES destabiliseerimine. ES kompleks destabiliseerub, kuna ES energia kasvab ja selle aitavad kaasa entroopia vähenemine ES moodustumisel ja ES destabiliseerimine deformatsioonide ja desolvatatsiooni tõttu. Slaidid 24, 25 ja 26.
b) vähimruutude meetodil (käsitsi või Exceli tabelit kasutades); 3) Arvutatakse aine aurustumissoojus, arvestades, et sirge tõus B graafikul ln (paur) = f (1/T) H aur B=- R ja graafikul log (paur) = f (1/T) H aur B=- 2,303R 4) Arvutatakse saadud sirge võrrandist ln p = A + B*1/T aine keemistemperatuur T0 normaalrõhul (p0 = 760 mm Hg); 5) Arvutatakse Troutoni konstant, s.o. entroopia muut 1 mooli aine aurustumisel normaalrõhul aine keemistemperatuuril T0, K: H aur S = 0 J K -1 mol -1 T 10,5 R (paljudel ainetel 87...89 J K1 mol1) Katseandmed Mõõtmine H, X*y t, m Paur=P Ln T, K 1/T
1. Clausiuse järgi: Soojus ei saa minna külmemalt kehalt soojemale, ilma et välisjõud seejuures tööd teeks. Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale. 2. Thomsoni järgi: Ei ole võimalik luua perioodiliselt töötavat soojusmasinat, mille tööga ei kaasneks muutusi ümbritsevates kehades. Selline masin (II liiki perpetuum mobile) on võimatu (Ostwald). TD II printsiipi nimetatakse ka entroopia kasvu seaduseks. Teda võib sõnastada ka nii: välisjõudude puudumisel võib mistahes süsteemi entroopia ainult kasvada (piirjuhul - olla konstantne). Entroopia S on termodünaamilise süsteemi olekufunktsioon, mis kirjeldab energia pöördumatut hajumist soojusnähtustel. Entroopia nulltase on meelevaldne, oluline on vaid muutus. Entroopia diferentsiaalne muutus avaldub kujul dS = dQ / T . Entroopia ühikuks on J/K. Entroopia on süsteemi korrastamatuse (korralageduse) mõõt
1. Clausiuse järgi: Soojus ei saa minna külmemalt kehalt soojemale, ilma et välisjõud seejuures tööd teeks. Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale. 2. Thomsoni järgi: Ei ole võimalik luua perioodiliselt töötavat soojusmasinat, mille tööga ei kaasneks muutusi ümbritsevates kehades. Selline masin (II liiki perpetuum mobile) on võimatu (Ostwald). TD II printsiipi nimetatakse ka entroopia kasvu seaduseks. Teda võib sõnastada ka nii: välisjõudude puudumisel võib mistahes süsteemi entroopia ainult kasvada (piirjuhul - olla konstantne). Entroopia S on termodünaamilise süsteemi olekufunktsioon, mis kirjeldab energia pöördumatut hajumist soojusnähtustel. Entroopia nulltase on meelevaldne, oluline on vaid muutus. Entroopia diferentsiaalne muutus avaldub kujul dS = dQ / T . Entroopia ühikuks on J/K. Entroopia on süsteemi korrastamatuse (korralageduse) mõõt
8. Välise rõhu kasvades keemistemperatuur a. kasvab 9. Kas soojushulk võib olla negatiivne? b. Jaa, kui süsteem annab vastava soojushulga ära 10. soojuspaisumine on tingitud a. molekulide arvu suurenemisest b. Molekulide keskmise vahekauguse suurenemisest c. Molekulide ruumala suurenemisest 11. soojuspaisumisel keha tihedus a. jääb samaks b. väheneb c. Suureneb 12. füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi korrastamatust, on entroopia 13. keha molekulide kin ja pot en summa on keha siseenergia 14. keha molekulide soojusliikumise kin energiaga määratud füüsikaline suurus on temperatuur 15. ,,Soojusmasina tööks on vajalik jahuti olemasolu, mille temp on madalam soojendi tempst." a. õige b. väär
üldjuhul ümbritsev keskkond. Tsükli lõpus on gaas jälle algolekus ja siseenergia muut 0. SOOJUSPUMBA EFEKTIIVSUS: Tavaliselt levib soojus kõrgema temperatuuriga kehadelt madalama temperatuuriga kehadele. Soojuspumbad on aga võimelised soojuse liikumise suunda muutma vastupidiseks, kasutades selleks suhteliselt väikest energiakogust. Soojuspumpi on võimalik kasutada ka jahutamiseks. Sel juhul kantakse soojus jahutatavast keskkonnast kõrgema temperatuuriga keskkonnale 11. ENTROOPIA JA TÕENÄOSUS. NERNSTI TEOREEM Entroopia: mida korrastatum süsteem on, seda väiksem on entroopia ja vastupidi, mida väiksem on süsteemi korrastatus, seda suurem on entroopia. ∆S=∆Q/T, kus ∆Q on üleantav soojushulk ja T on süsteemi temperatuur. Entroopia kasvab suletud süsteemis toimuvate soojuslike protsesside käigus. NERNSTI TEOREEM: Nernsti teoreem, tähendas, et absoluutse nulli lähedal on süsteemi entroopia kõigis võimalikes tasakaaluolekutes sama väärtusega.
arvust. Intensiivne parameeter on nt. rõhk ja temp. kohta. Siseenergia on ekstensiivne suurus. Siseen. kui Aditiivseteks e. ekstensiivseteks termodün parameetriteks olekufunktsiooni väärtuse määravad keha kaks on parameetrid, mis on proport-sionaalsed süsteemis meelevaldset olekuparameetrit, sagedamini valitakse olevate kehade massiga või osakeste arvuga. Nt. maht, nendeks temp ja rõhk. Ideaalgaasi siseen. sõltub ainult energia, entroopia, entalpia. Parameetreid, mille kaudu temperatuurist. Tavaliselt võetakse gaasi siseenergia iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust normaaltingimustel võrdseks nulliga. E=k + A + U, kus muundumist, nim. termilisteks olekuparameetriteks. U on siseenergia [J/kg]. Termodünaamilise keha termilisteks 11.Termodünaamika I seadus. Termodünaamika olekuparameetriteks on erimaht (tihedus), rõhk ja temp
Natiivsed valgud on sageli väga kergelt denatureeritavad: 100 aminohappe jäägi kohta 40 kJ/mol (see on ca kahe H sideme energia)! Valgu struktuuri stabiliseerivad faktorid: 1. Hüdrofoobne efekt 2. Nõrgad interaktsioon: elektrostaatiline, Van der Waals, H side 3. Kovalentsed sidemed: SS sillad tsüsteiini jääkide vahel 4. Stabiliseerivad metallioonid (Zn finger) Valgu struktuuri destabiliseerib konformatsiooniline entroopia Erinevate faktorite osakaal valkude kokkupakkumises sõltub konkreetsest valgust G = H T S TS jaguneb: konformatsiooniline entroopia (ebasoodne) hüdrofoobne efekt (soodne) Soodne H jaguneb:
omadustele. Stabiilne seisund võime taastada esialgne seisund pärast teatud mõjutusi. Mõjud võivad kumeleerida ja ökosüsteem ei suuda ennast enam taastada. Energia ökosüsteemis Termodünaamika seadused: Esimene seadus; 1) Energia võib muunduda ühest süsteemist teise kuid ei teki ega kao ehk energia koguhulk suletud süsteemison jääv suurus (maakera tervikuna). 2) Entroopia kasvuseadus: Energia iseeneslik muundumine ühest vormist teise on võimalik vaid juhul kui üleminek toimub kontserteeritumalt energiavormilt hajutamine ehk energia muundumise käigus energia organiseeritus väheneb ehk kineetilise energia potensiaalseks muutmise efektiivsus on alati alla 100%. Entroopia süsteemi korrapäratuse, määramatuse määr ka kasutamiseks kättesaamatu energiahulga määr
langeb. Järgneb gaasi isotermiline kokku surumine, mil gaas jahutatakse, peale mida jahutamine katkestatakse, kuid gaasi surutakse kokku adiabaatiliselt, mille tulemusena temp tõuseb algsele tasemele. 21. Mida näitab soojusmasina kasutegur? Kasutegur näitab kui suur osa juurde antavast soojushulgast muundatakse kasulikuks tööks. Mõõdetakse osamääras või %. = Q1-Q2/Q1 x 100% 22. Mida näitab entroopia? Entroopia on suurus, mis iseloomustab termodünaamilise süsteemi kaugust tasakaaluolekust. Mida tasakaalulisem on süsteem, seda suurem on entroopia. 23. Mis on külmkapp ja konditsioneer? Külmik on soojusmasin, mis võtab mingilt kehalt soojushulga ja annab selle teisele, kõrgema temperatuuriga kehale. Konditsioneer ja külmik kasutavad lisatöö tegemiseks elektrienergiat. 24. Kirjelda vedelike üldomadusi ja molekultasandil. Tiheduselt lähemal tahkele kui gaasilisele olekule
·Termodünaamika I printsiip Koostaja : Maiki Joakit Juhendaja : Margus Neider termodün.-le süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. A = U Q = U + A ·Siseenergia - on molekulide soojusliikumise e.kin.ja vastastikmõju e.pot.energia summa.(J) Q =cm ; =(t2-t1); t c=erisoojus(4200J/kg*C);cm=C t Seda saab muuta soojusvahetuse käigus:kui soojusvahetuse käigus anda kahele kehale mingi soojushulk,siis tema temp.tõuseb. Seetõttu suureneb ka keha siseenergia.Kui soojusvahetuse käigus keha annab ära mingi soojushulga,siis tema siseen.väheneb. ·Töö gaasi paisumisel Gaasidega võrreldes paisuvad vadelikud ja tahked ained suhteliselt vähe. Paisudes avaldavad nad küll väga suurt rõhku,mis võib aga masina konstruktsioonile isegi ohtlikuks osutuda.P...
lagunevad süsinikdioksiidiks ja veeks, anaeroobsetes tinigimustes on jääkproduktiks metaan ja süsinikdioksiid. Antud polümeeri biolagundatavus sõltub temperatuurist, niiskusest, pH-st ja ka materjali keemilisest koostisest, lisaainetest ja kristallilise faasi osakaalust (mis võib olla kuni 70%). Milline struktuur? PHA-d on lineaarsed polüestrid, mille monomeerideks on hüdroksüalkanoaadid. Neil on 2 erinevat biofüüsikalist olekut- raku sees on ta amorfne, ahelad liikuvad ja entroopia on kõrge. Amorfne PHA moodustab graanuleid, mida ümbritseb fosfolipiididest ja valkudest koosnev kiht. Rakuväliselt on polümeeriahelad korrapärased ning PHA kristalliseerub. Vastavalt oma koostisele, on polümeerid kas siis rohkem või vähem elastsed, UV-kiirgusele üsna vastupidavad (kuni 180° C) ning madala vee läbilaskvusega (permeatsiooniga). PHA-d saab lahustada halogeenitud lahustis (nt kloroform, diklorometaan või dikloroetaan). Kus saab kasutada? PHA kasutusspekter on lai
Molaarne soojusmahtuvus 1 mooli antud aine soojusmahtuvus (J/K·mol). Kalorimeeter on isoleeritud süsteem, kus keemilise reaktsiooni soojusefekti määramiseks mõõdetakse teadaoleva soojusmahtuvusega süsteemiosa (n vee) soojenemist või jahtumist selle reaktsiooni toimel. Eeldusel, et ära antav ja vastu võetav soojushulk on võrdsed, saab temp muutusest leida reaktsiooni soojusefekti: qkalorimeeter = - qreaktsioon ; qkalorimeeter = ckalorimeeter · T 25. Entroopia süsteemi korrapäratuse mõõt (S, J/K·mol). Entroopia kasv S >0, sulamine, aurustumine, lahustumine, temp tõstmine, reaktsioonid, kus gaasiliste ainete hulk kasvab Entroopia kahanemine S < 0, veeldumine, tahkestumine, gaasiliste ainete mahu vähenemine. Entroopia muuda arvutamine S = q/T ; So = So(produktid) So(lähteained) 26. Termodünaamika esimene seadus - energia jäävuse seadus, mille kohaselt igas
Molaarne soojusmahtuvus – 1 mooli antud aine soojusmahtuvus (J/K·mol). Kalorimeeter – on isoleeritud süsteem, kus keemilise reaktsiooni soojusefekti määramiseks mõõdetakse teadaoleva soojusmahtuvusega süsteemiosa (n vee) soojenemist või jahtumist selle reaktsiooni toimel. Eeldusel, et ära antav ja vastu võetav soojushulk on võrdsed, saab temp muutusest leida reaktsiooni soojusefekti: qkalorimeeter = - qreaktsioon ; qkalorimeeter = ckalorimeeter · ∆T 25. Entroopia – süsteemi korrapäratuse mõõt (S, J/K·mol). Entroopia kasv – ∆S >0, sulamine, aurustumine, lahustumine, temp tõstmine, reaktsioonid, kus gaasiliste ainete hulk kasvab Entroopia kahanemine – ∆S < 0, veeldumine, tahkestumine, gaasiliste ainete mahu vähenemine. Entroopia muuda arvutamine – ∆S = q/T ; So = ∆So(produktid) – So(lähteained) 26. Termodünaamika esimene seadus - energia jäävuse seadus, mille kohaselt igas
2. . Vette asetatud jäätükk sulab. Miks ei ole võimalik olukord, kus jäätükk muutuks veelgi külmemaks ümbritsev vesi aga soojemaks? 3. Isevoolulisel protsessil liigub soojus alati soojemalt kehalt külmemale kehale.TD II seadus. Ehk siis soojus liigub veest jääle, kristallid lõhutakse ja jää sulab ära. 4. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab (S < 0). Kuidas on võimalik vee jäätumine? 5. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab, ehk (S < 0). Entroopia on korrapäratus ja jäätumisel korrapäratus(entroopia) väheneb. Enne vedelikus hüplesid molekulid ringi, kuid jäätudes muutusid nad rohkem organiseeritumaks, sest molekulid kaotasid energiat ja tulid üksteisele lähemale. 6. Elusorganismides toimub pidev korrapärase molekulaarse struktuuri loomine (S < 0). Kuidas see võimalik on? 7. Toitu süües tekitab organism keerulisi molekulaarseid struktuure, energiast ammutades. Selle kasvu eest
H-sideme eluiga u 10 piko sek H-sideme eluiga u 10mikro sek veemolekulide vahel on H-sidemete võrgustik. H-sidemed moodustavad 3-mõõtmelise See on muutuv kus H-sidemed pidevalt võrgustiku milles minimaalne vee molekulide katkevad ja moodustuvad arv on 6 2. Vesi kui lahusti ioonide hüdratatsioon, hüdrofoobsed interaktsioonid vesikeskkonnas ja entroopia muut. Amfifiilsed molekulid ja nende käitumine vees. Elektrolüüdi ioonid on vees alati hüdraatunud olekus ning ümbritsetud hüdraatkestaga. Polaarsete ühenditega moodustab vesi H-sidemeid. Hüdrofoobse aine ümber moodustub vee molekulidest klatraaditaoline struktuur. Apolaarne lahustatav aine ,,organiseerib" vee, ehk teiste sõnadega, vee H-sidemete võrgustik reorganiseerub apolaarse ühendi vastuvõtmiseks. Sellega tõuseb vee ,,järk", s.t. väheneb entroopia
siseenergia üleminek külmemalt kehalt soojemale. Kelvin: Teist liiki igavene jõumasin on võimatu, st. on võimatu luua masinat, mis tsükliga töötades muudaks täielikult tööks ühelt kehalt saadava soojuse. Need ja veel mõned formuleeringud käsitlevad erijuhulisi protsesse, kuigi süvaanalüüsiga on võimalik näidata, et siit saab tuletada ka üldistuse. Kõige selgema formuleeringu teisele alusele saab aga anda entroopia mõiste kaudu. Valemitest (5.29) ja (5.30) järeldub: Q1 - Q2 T1 - T2 Q2 T , - 2 . Q1 T1 Q1 T1 Võrdusmärk kehtib idealiseeritud, lõpmata aeglaste protsesside korral, võrratusemärk aga 20 reaalsete protsesside korral
Näitab tavaliselt protsentides, suhet, mis näitab kui suure osa soojusest soojusmasin mehaaniliseks ehk kasulikuks tööks muundab. Alati tehakse paisumisel rohkem tööd kui kokkusurumisel 46. Miks võib inimest vaadelda kui soojusmasinat? Inimene on kui soojusmasin kuna inimene muundab söödud toidu energiaks, millega tööd teha.Mida kiiremini inimene end liigutab, seda kõrgemaks inimese siseenergia temperatuur muutub. 47. Mida näitab entroopia? Entroopia on termodünaamikas kasutatava energia kvaliteedi kirjeldamiseks olev suurus. Tähistatakse S-tähega. Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab. 48. Mis on külmkapp ja konditsioneer? Külmkapp on ümberpööratud soojusmasin, tööpõhimõte toimub vastupidiselt soojusmasinale. Eesmärgiks on keha või süsteemi jahutamine st soojuse üleandmine jahutatavalt kehalt(külmkapi sisemusest) kõrgema temperatuuriga kehale(ruumi, kus
väärtus, arvutatuna üle suure hulga põrgete, on täiesti konstantne suurus. See muutub ainult siis, kui muutub gaasi olek. Keskmise vaba tee pikkuse � saab arvutada keskmise kiiruse � abil, kui on teada keskmine põrgete arv ajaühikus � : 9. Termodünaamika II alus (printsiip) a. Ringprotsess. Pööratav ja mittepööratav protsess b. Carnot’ ringprotsess ja selle kasutegur c. Termodünaamika II alus (printsiip) d. Entroopia ja süsteemi oleku tõenäosus A. Ringprotsess. Pööratav ja mittepööratav protsess Pööratav protsessi saab teostada vastupidises suunas nii, et süsteem läbib vastupidises järjekorras kõik samad olekud, mida ta läbis pärisuunas. Pärast protsessi ja tema pöördprotsessi ei tohi keskkonda jääda mingeid muutusi. Pööratav saab olla ainult tasakaaluline protsess. Mittepööratava protsessi korral pole olekute vastupidises järjekorras läbimine võimalik. Kõik
TERMODÜNAAMIKA Soojusülekanne- siseenergia levimine ühelt kehalt teisele. Soojusülekande liigid: · Soojusjuhtivus- soojusülekande liik,kus energia levib ühelt kehalt teisele molekulide vaheliste põrgete tõttu. · Konvektsioon- soojusülekande liik, kus energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu. · Soojuskiirgus- soojusülekandeliik, kus energia levib elektromagneetiliste lainete kiirgamise tõttu. Keha pinna soojuse äraandmise võime sõltub: · Temperatuurist · Massist · Pinnaomadustest · Pindalast Kui kontaktis olevate kehade makroparameetrid ei muutu, nim. kehi soojuslikus ehk termodünaamilises tasakaalus olevaiks. Soojushulk on energia, mille keha soojusvahetusel saab või ära annab. Q- soojushulk-1J Q = cmt Q = cm( t 2 - t1 ) c-aine erisoojus-1J/g*K m-keha mass- 1kg t- temp.muut- K Aine erisoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui...
.................................................................................................. 24 4.2.1. Molekulaarfüüsika alused...........................................................................................24 4.2.2. Ideaalne gaas............................................................................................................... 24 4.2.3. Termodünaamika.........................................................................................................24 4.2.4. Entroopia..................................................................................................................... 25 4.2.5. Külmkapp ja soojuspump............................................................................................25 5.1. Elekter ja magnetism......................................................................................................26 5.1.1 Staatiline elekter.....................................................................................................
Ühtlane sirgjooneline liikumine Mõisted: asukoha muutus (läbitud teepikkus) ∆x, aeg ∆t, kiirus v ∆ x x 2−x 1 Keskmine kiirus: v= = ∆ t t 2−t 1 dx Hetkkiirus: v= dt m Ühik (v): s Ühtlaselt kiirenev liikumine Mõisted: asukoha muutus (läbitud teepikkus) ∆x, aeg ∆t, kiirus v, kiirendus a ∆ v v −v 0 v=v + a ∆ t Kiirendus: a= = ⇛ 0 dx=(v+v0)/2xt ∆t ∆t m Ühik (a10): s2 Newtoni 2. seadus Mõisted: keha kiirendus a, kehale mõjuv jõud F (summaarne jõud), keha mass m F Kiirendus: a= ⇛ F=am m m Ühik (F): 1 N =1 2 ⋅ 1 kg s Gravitatsioon Mõisted: gravitatsioonilise vabalangemise kiirendus g, keha mass m, gravitatsiooniline konstant G, Maa mass M, Maa r...
4) Arvutan saadud sirge võrrandist ln p = A + B*1/T aine keemistemperatuur T0 normaalrõhul (p0 = 760 mm Hg); B ln p A ln p = A + B*1/T T= 3980 ln 760 17,945 T0= = 3980/(6,6333 17,945) = 3980 / 11,3117 =351,8480865 K ≈ 351,85 K 351,85 K ≈ 78,85 0C 5) Arvutan Troutoni konstant, s.o. entroopia muut 1 mooli aine aurustumisel normaalrõhul aine keemistemperatuuril T0, K: H aur S 0 J K 1 mol 1 T ≈ 10,5 R (paljudel ainetel 85...90 J K–1 mol–1) 33089,72 J / mol S 351,85 K 94,045 J / K mol
absoluutväärtuselt võrdsed? Kuna soojusefekt on määratud lähteainete ja saaduste iseloomuga ja olekuga. 6. Kuidas iseloomustab aine tekke-entalpia väärtus selle aine püsivust? Aine on kõige stabiilsemas olekus, kui tema H=0. Mida väiksem on tekke-entalpia, seda ebapüsivam on aine. 7. Puhas vesi keeb konstantsel temperatuuril. Milleks kulub keemise vältel neelduv energia? Keemiliste sidemete lõhkumiseks. 8. Kumma süsteemi entroopia on suurem (samade ainekoguste korral)? a) vesi ja suhkur - suhkrulahus, b) väävlikristall - peenestatud väävel, c) raua- ja väävlipulbri segu - raudsulfiid. 9. Milline on S märk järgmistes protsessides? Miks? a) CaO(t) + CO2(g) CaCO3(t), |S<0 tekivad keemilisedsidemed b) 2 H(g) H2(g), |S=0 aine olek ei muutu
töötavad eneseparandamise eesmärgil, mitte selleks, et mingit preemiat saada. Neid peetakse väätuslikeks ja arvatakse, et nad naudivad väljakutseid ja eneseparendamist, võtavad oma töö eest täie vastutuse ja ei vaja pidevat jälgimist, et tagada kvaliteetset tööd 11. Millised on süsteemikoolkonna põhimõtted? Süsteemi koolkond-organisatsiooni võib vaadelda kui süsteemi, mida iseloomustab entroopia, sünergia ja allsüsteemide olemasolu Rajaja West Churchman, vaadeldakse organisatsiooni kui tervikut ja pakutakse lahendusi kogu organisatsiooni juhtimiseks. Süsteem on koos toimivate osade ühtne tervik, kus igal osal on terviku jaoks täita oma konkreetsed ja olulised ülesanded. Süsteemid koosnevad allsüsteemidest ja neid iseloomustavad entroopia ja sünergia
tööd). Soojus on kõige madalama kvaliteediga · Valguse energia, keemiline energia, elektrienergia jne on kõrgema kvaliteediga nende abil saab rohkem tööd teha (30-60% kasu) · Kõik energia vormid muutuvad lõpuks soojuseks TD · Termodünaamika Esimene Seadus (TD I) ehk energia jäävuse seadus · TD II tööd tehes kaotab süsteem osa energiat soojusena (korrapäratuse, entroopia kasvuna), mistõttu ei saa protsessi ilma täiendava energiata tagasi pöörata ,,Toa iseseisva korrast äramineku seadus" · TD III absoluutse nulli (-273.15°C) saavutamise võimatusest, s.t. lähenedes absoluutsele nullile protsesside seiskuvad, entroopia on miinimumis (see ei muutu, järelikult osakesed seisvad) ja edasi liikuda (tööd teha) nulli suunas ei saa · Gibbsi vaba energia G ,,vaba" s.t. saab kasutada ,,kasulikuks" tööks (s.t
õppeaines "Soojusõpetus" TE.0044 Energiakasutuse eriala EK KÕ BAK 3 Üliõpilane: "....." ................... 2014.a .................................. Juhendaja: "....." ................... 2014.a .................................. Tartu 2014 TÄHISED JA LÜHENDID M- mass kg- kilogramm s- entroopia kJ- kilojaul v- erimaht V- ruumala Q- soojushulk q- soojus p- rõhk k- kelvin η- molekulmass R- gaasikonstant R*- universaalne gaasikonstant L- töö c- erisoojus PROTSESS IDEAALGAASIGA ÜLESANNE 5 10 kuupmeetrit ideaalgaasi O2, mille algrõhk on 10 MPa ja temperatuur 350 ℃ paisub lõpprõhuni 0,13 MPa. Arvutada gaasi maht ja temperatuur paisumise lõpul ning protsessi töö ja soojus, kui paisumine toimub vastavalt lähteandmete tabelis antud isoprotsessile.
- Kliimamuutuste raamkonventsioon. - 4. ÜRO keskkonna ja arengukonverentsil võeti vastu järgmised dokumendid: - ÜRO Milleeniumi Deklaratsioon; - Agenda 21 (The Rio Declaration on Environment and Development); - Kyoto protokoll; - Asutati Ühinenud Rahvaste Organisatsiooni Keskkonnaprogramm (UNEP). 5. Kasvu piirid (“limits to growth”) tähendab: - loodusvarade piiratust; - fõõsiliselt vähest ruumi rahvastiku kasvuks; - entroopia kasvu; - majanduse kasvu lõplikku suurust; - on üks võimalikke arengustsenaariume. 6. Maailma olulisemad keskkonnaprobleemid on (WHO andmetel): - haigused ja tervis, väikelaste suremus; - heade tehnoloogiate piiratud levik; - linnastumine; - autostumine. 7. Säästva arengu mõõtmed: - majanduslik; - sotsiaalne; - keskkonnaalane; - poliitiline; - julgeolekuline. 8
See on osakene, mille laengud on vastupidise märgiga. Energiaks nimetatakse keha võimet teha tööd. Liikumisest tingitud energia on kineetiline energia Ek = mv2/2, kus m keha mass, v keha kiirus. Kehade vastastikusest asendist tingitud energia on potentsiaalne energia. Raskusjõu korral Ep = mgh, kus m keha mass, g raskuskiirendus, h keha kõrgus maapinnast. Entroopia iseloomustab süsteemi korrastatust. Mida korrastatum on süsteem, seda väiksem on entroopia ja vastupidi. Entroopia S = k lnW, kus k on Boltzmanni koefitsient ja W süsteemi oleku termodünaamiline tõenäosus. Mida tõenäosem on olek, seda suurem on W. Näiteks W saavutab oma maksimaalse väärtuse, kui kahe gaasi molekulid on täielikult segunenud. Entroopiat kasutatakse ka termodünaamika II seaduse sõnastamisel: entroopia kasvab suletud süsteemis toimuvate soojuslike protsesside käigus. Harmoonilist võnkumist kirjeldab siinus- või koosinusfunktsioon: x = x0sin t . kus x hälve, x0
lähenduses pidada pööratavaiks. 107. Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega. Külmutusmasina skeem: Soojust võetakse tänu töötava keha poolt läbiviidud tööle külmemalt kehalt ning antakse edas i soojemale kehale 108. Tooge vähemalt kolm termodünaamika II seaduse formuleeringut. 1. Isoleeritud süsteemis kulgevad kõik protsessid entroopia kasvu suunas. 2. Soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale, st ei ole võimalik niisugune protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale. 3. Ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat masinat, mis muudaks pidevalt soojust tööks ainult ühe keha jahtumise arvel, nii et ümbritsevates kehades ei esineks mingeid muutusi (st kogu soojust ei ole võimalik täielikult konverteerida tööks).
Näiteks, kui vaadeldakse süsteemi olekuid, siis võib termodünaamika teist printsiipi sõnastada nii: suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekust korrastamata olekusse. Korra all mõistetakse siin seda, et süsteemi ühes osas on temperatuur (molekulide liikumise keskmine kiirus) suurem kui teises osas. Korrastamata olekus ei ole enam mingit erinevust süsteemi osade vahel, süsteem on siis tasakaalulises olekus. Süsteemi korrastatust iseloomustatakse entroopia mõiste abil. Mida korrastatum süsteem on, seda väiksem on entroopia ja vastupidi, mida väiksem on süsteemi korrastatus (mida lähemal on süsteem tasakaalu olekule), seda suurem on entroopia. Entroopia S = k ln W, kus k on Boltzmanni koefitsient ja W süsteemi oleku termodünaamiline tõenäosus. See näitab antud oleku realiseerimisviiside arvu. Mida tõenäosem on olek, seda suurem on W. Näiteks vaatame gaasi olekuid . Kõige
Sidemete arv tsentraalaatomi ja ligandide vahel on kompleksi koordinatsiooniarv. Kompleksühendi värvus sõltub nii metallist kui ligandidest ja seetõttu kaasnevad vahetusreaktsioonidega sageli ka värvuse muutused.Termodünaamika 29. Iseloomustage olekufunktsioonid ja -parameetrid. OLEKUFUNKTSIOONID: Arvutavad suurused; süsteemi olekufunktsioonid ei sõltu oleku saavutamise viisist; tähistatakse suurte tähtedega (siseenergia U, entalpia H, entroopia S, Gibbsi energia G) OLEKUPARAMEETRID: Mõõdetavad suurused: temperatuur T, rõhk P, ruumala V, ainehulk n; omavaheline sõltuvus avaldub ideaalgaasi olekuvõrrandist (pV=m/M*RT (R - gaasi universaalkonstant)) 30. Termodünaamika I seadus. Energia jäävuse seadus - energia ei teki ega kao, vaid muundatakse mingiks teiseks vormiks Termodünaamika esimene seadus sätestab, et keha siseenergia (U) saab muutuda tänu soojushulgale (Q), mis saadakse
H = U + pV, J . Erientalpia h = H/M = u + pv, J/kg. Entalpia põhimõõtühik on džaul (J). Entalpia antakse tavaliselt keha 1 kg kohta (erientalpia): h = H/M J/kg (M on keha mass). Süsteemi entalpia on ekstensiivne suurus, keha ühiku kohta antuna aga intensiivparameeter. Entalpia on olekufunktsioon : Kuna ideaalgaasi erisoojus sõltub ainult temperatuurist, siis määrab ka entalpia üksnes temperatuur. Entalpia kui olekufunktsiooni muutus ringprotsessis. 10. Entroopia. Entroopiat ei ole võimalik otseselt mõõta. Küll on aga võimalik entroopiat etteantud tingimustel ja vajalike andmete olemasolul arvutada. Tagastatav protsess: ds=dq/T (T on suurem nullist) kui dq on suurem nullist siis s kasvab ja kui dq väiksem nullist siis s kahaneb. Tagastamatutes, e reaalsetes dq protsessides entroopia alati suureneb, kuna esinevad mitmesugused kaod. ds .
· kõrge dielektriline kontstnt maksimaalne tihedus vedels olekus Ioonide hüdratatsioon - positiivse laenguga ioone ümbritsevad vee osaliselt negatiivse laenguga hapniku aatomid; negatiivse laenguga ioone ümbritsevad vee osaliselt positiivse laenguga vesinikuaatomid. Hüdrofoobse aine ümber moodustub vee keskkonnas vee molekulidest klatraaditaoline struktuur. Vee vesiniksidemete võrgustik reorganiseerub apolaarse ühendi vastuvõtmiseks, millega tõuseb vee järk s.t väheneb entroopia. Amfifiilne molekul sisaldab nii hüdrofiilseid kui hüdrofoobseid rühmi ning mida tõmbab samaaegselt nii polaarse kui apolaarsesse keskkonda. Vesikeskkonas organiseerub molekul nii, et hüdrofiilsed osad orienteeruksid mitselli pinnale ja interakteeruvad polaarsete vee molekulidega; hüdrofoobsed osad orienteeruvad tsentrisse ja neile toimivad hüdrofoobsed vastasmõjud. Negatiivse pinnalaengu tõttu mitsellid tõukuvad üksteisest ning tulemusek on suhteliselt stabiilne lahus.
adiabaadist (2 - 3 ja 4 - 1). Soojusmasinas toimuvad protsessid on tsüklilist laadi. Ühes tsükli osas lisatakse soojus, teises tsükli osas tehakse tööd ja antakse osa soojust üle jahutajale. Kuna soojusmasinate töötavaks kehaks on enamasti gaas, siis kirjeldatakse soojusmasina tööd ideaalse gaasi seadusest pV =n RT lähtuvate rõhk-ruumala diagrammidega. 5. Tuletage Carnot' tsükli kasutegur ja defineerige entroopia kui olekufunktsioon. Arvutame Carnot' tsüklil töötava soojusmasina kasuteguri. Selleks peame kogu tsükli vältel tehtava töö jagama gaasile isotermilisel paisumisel antava soojushulgaga Töö isotermilisel kokkusurumisel avaldub samasuguse valemiga Et adiabaatilisel protsessil soojusvahetust ei toimu, saame ning . Kasuteguri valemiks saame seega Asendades siia ning taandades , jääb valem
· Aurumine--faasisiire, kus aine läheb vedelast olekust gaasilisse. · Avatud termodünaamiline süsteem--kehade kogum, mis on soojusvahetuses nii omavahel kui ka väljaspool kogumit asuvate kegadega. · Difusioon--nähtus, mille sisuks on erinevate ainete segunemine soojusliikumise tagajärjel. · Entroopia--makroskoopiline suurus, mida kasutatakse ternodünaamikas teise printsiibi kvantitatiivsel esitamisel. Iseenesliku protsessi tulemusena sületud süsteemis entroopia kasvab. · Faas--mikrokäsitluse ühe aine olek, mis erineb sama aine teistest olekutest osakeste paigutuse, osakestevahelise vastastikmõju ja soojusliikumise iseloomu poolest. · Faaside tasakaal--olukord, kus tasakaalus on kaks või kolm faasi, s.t. aine võib esineda süsteemis kahes või kolmes faasis korraga, ilma et faasisiirdeid toimuks. Faaside tasakaalud on võimalikud olukorras, puudub võimalus soojust juurde anda ja ära juhtida.
Olekufunktsioonide suurused pole otseselt määratavad, Kui protsessi käigus soojus neeldub ( U >0 , opereeritakse nende muutustega, mis on katseliselt leitavad. Tähistatakse termodünaamikas suurte tähtedega, H >0 ), on tegu endotermilise protsessiga. Kui näiteks siseenergia U , entalpia H , entroopia protsessi käigus soojus eraldub ( U <0 , S . H <0 , on tegu eksotermilise protsessiga. Termodünaamika esimene seadus Siseenergia U molekulide liikumise kineetilise Protsesside pöörduvus ja kasulik töö
soojushulk) põhjustab siseenergia kasvu U ja võimaldab paisumisel teha tööd A = p V. Seega Q = U + p V, diferentsiaalkujul dQ = dU + p dV. TD I printsiip on oma olemuselt energia jäävuse seadus. Töö tegemiseks peab kulutama energiat (kas soojust või siseenergiat). Entroopia S on termodünaamilise süsteemi olekuparameeter, mis kirjeldab energia pöördumatut hajumist soojusnähtustel. Entroopia nulltase on meelevaldne, oluline on vaid muutus. Entroopia diferentsiaalne muutus avaldub kujul dS = dQ / T . Entroopia ühikuks on 1 J/K. Entroopia on süsteemi korrasta- matuse mõõt. Kuna dQ = T dS, siis suurendab süsteemile mingi soojushulga andmine alati süs- teemi kuuluvate osakeste liikumise või paigutuse kaootilisust (entroopiat). Osakeste paigutuse termodünaamiline tõenäosus w on entroopiale vastav mikroparameeter. Seejuures kehtib seos S = k ln w
2. Vesi kui lahusti. Ioonide hüdratatsioon: positiivse laenguga ioone ümbritsevad vee osaliselt negatiivse laenguga hapniku aatomid; negatiivse laenguga ioone ümbritsevad vee osaliselt positiivse laenguga vesinikuaatomid. Hüdrofoobse aine ümber moodustub vee keskkonnas vee molekulidest klatraaditaoline struktuur. Vee vesiniksidemete võrgustik reorganiseerub apolaarse ühendi vastuvõtmiseks, millega tõuseb vee järk s.t väheneb entroopia. Amfifiilne molekul sisaldab nii hüdrofiilseid kui hüdrofoobseid rühmi ning mida tõmbab samaaegselt ni polaarse kui apolaarsesse keskkonda. Vesikeskkonas organiseerub molekul nii, et hüdrofiilsed osad orienteeruksid mitselli pinnale ja interakteeruvad polaarsete vee molekulidega; hüdrofoobsed osad orienteeruvad stsentrisse ja neile toimivad hüdrofoobsed vastasmõjud
mida reaalelus pole võimalik läbi viia St. tekkentalpia soojusefekt 1 mooli aine tekkimisel puhastest lihtainetest nende standardolekus. St. polemisentalpia soojusefekt 1 mooli orgaanilise aine taielikul oksudeerumisel CO2 -ks ja veeks (ja lisaks N2 -ks, kui uhend sisaldab lammastikku). 34. Termodünaamika II seadus, termodünaamiliselt pöörduvad ja mittepöörduvad protsessid · Isoleeritud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid entroopia kasvu suunas. · Seega on iga isoleeritud süsteemi saatuseks muutuda korrapäratuks. · Pöörduval protsessil suureneb gaasi energia samapalju kui väheneb soojusallika energia ning süsteemi energia ei muutunud. Iseeneslikud protsessid on mittepöörduvad (nt. rõhu ühtlustumine, segunemine, temperatuuri ühtlustumine, keemiline reaktsioon). 35. Entroopia, tema avaldis pöörduvate ja mittepöörduvate protsesside korral, entroopia kasvu seadus
3) Kulgliikumise dünaamika põhimõisted •Mass (+ mõõtühik) Mass m on kehade inertsusemõõt. Mass on skalaarne suurus [m]SI =1kg •Inerts (+ inertsus) Inertsus on keha omadus säilitada oma liikumisolekut •Inertsiaalne taustsüsteem Samal ajal kõik inertsiaalsed taustsüsteemid on absoluutselt ekvivalentsed ja ükski mehaaniline katse (antud taustsüsteemi raames) ei võimalda kindlaks teha, kas süsteem liigub ütlaselt sirgjooneliselt või on paigal. Inertsiseaduse kontroll võimaldabki kindlaks teha, kas taustsüsteem liigub ühtlaselt sirgjooneliselt (või on paigal) või mitte. •Jõud (+ mõõtühik) Jõud on ühe keha mõju teisele, mille tulemusena muutub kehade liikumisolek või nad deformeeruvad. Jõud on alati vektorsuurus. (F)SI=1N •Newtoni 3 seadust (+ valemid ja joonised) Iga keha liikumisolek on muutumatu seni kuni kehale ei mõju mingit jõudu või resultan...
puudub; Isohooriline protsess- protsess, mille käigus süsteemi ruumala ei muutu; TERMODÜNAAMIKA II SEADUS -määrab ära soojusülekande suuna ning soojusmasinate efektiivsuse; -soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale; 2 -suletud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid alati süsteemi korratuse suunas; ENTROOPIA, S -saadud soojushulga ja absoluutse temperatuuri suhet nim. entroopia muuduks; - see ei ole otseselt mõõdetav termodünaamiline suurus võimalik arvutada juurdekasv, aga mitte hetkväärtus; -suletud süsteemis mittekahanev suurus iseeneslike protsesside puhul kasvav; mõnikord muutumatu; entroopia kasv väljendab energia kadu. Suletud süsteemis ei saa entroopia väheneda! Väljendab korrapäratust, segadust Puudub energeetiline ühik Võimalik vähendada-korrastatuse suurendamine
aastal, mõni päev pärast ta tütre Lucy sündi. Stephen oli parajasti magama minemas, kui järsku taipas, et saab rakendada mustadele aukudele pühjusliku struktuuri teoorita. Täpsemalt öeldes horisondipind ehk musta augu piir kasvab alati. Kui kaks musta auku põrkuvad ja ühinevad, siis tulemusena saadud musta augu pindala on suurem kui algsete mustade aukude pindala summa. See ja teised omadused vihjavad sellele, et see pindala on nagu musta augu entroopia. Tegelikult ei saa see pindala olla entroopia, sest kui mustadel aukudel oleks entroopia, siis oleks neil ka temperatuur ja nad helendaksid nagu kuum keha. Sest kõik ju mõtlesid, et mustad augud on täiesti mustad ega kiirga valgust. Enamiku musta augu põhiprobleeme jahendas Hawking Les Houches’ suvekoolis 1972. aastal. Muu hulgas tõestas ta koos David Robinsoniga no-hair teoreemi, mis ütleb, et must auk võib jääda olekusse,
Töö ehk A= juurdeantav soojushulk. See on parim isoprotsess, sest kogu juurdeantav töö läheb siseenergiaks. 53. Kirjelda soojusmasina tööpõhimõtet?- Soojusmasin on masin, mis teeb soojusenergia arvelt töö ja mis muudab soojust mehaanliseks tööks. 54. Mida näitab soojusmasina kasutegur?- Näitab tavaliselt protsentides suhet, mis näitab kui suur osa juurdeantavast soojushulgast läheb kasulikuks tööks. Alati tehakse paisumisel rohkem tööd kui kokkusurumisel 55. Mida näitab entroopia?- Entroopia on termodünaamikas kasutatava energia kvaliteedi kirjeldamiseks olev suurus. Iseloomustab süsteemi. Tähistatakse S-tähega. Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab. 56. Mis on külmkapp ja konditsioneer?- Külmkapp on ümberpööratud soojusmasin, tööpõhimõte toimub vastupidiselt soojusmasinale, tööd tehakse elektrienergia arvelt. Eesmärgiks on keha või süsteemi jahutamine st soojuse üleandmine jahutatavalt
p= nE 3 3 Keskmine kineetiline energia E= kT 2 m Ideaalse gaasi olekuvõrrand pV = RT M p1V1 p 2V2 Gaasi olekute võrdelisus = T1 T2 p = nkT Q = c m t Soojushulk C = cm Soojusmahtuvus Q = U + A Termodünaamike esimese printsiibi matemaatiline väljendus A = p V Gaasi töö Q Entroopia muut S = T Q = k m Soojushulk kasutades kütteväärtus F = l Pindpinevus 2 Kapillaari kõrgus vedelikus h= g r
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
