Leidsid 33 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Soojushulga ülesanded". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
erisoojus, 2200, siseenergia, lõpptemperatuur, 1280, algtemperatuur, 0005KOOLIFÜÜSIKA: SOOJUS 3 (kaugõppele) 6. FAASISIIRDED Kehade soojendamisel või jahutamisel võib keha minna ühest agregaatolekust teise. Selliseid üleminekuid nimetatakse faasisiireteks. Soojendamisel vajaminev soojushulk arvutatakse valemist Q = c m T , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja T temperatuuri muut. Sulamiseks vajalik soojushulk Q =m , kus m on sulatatava keha mass ja tema sulamissoojus. Sulamine toimub kindlal, igale ainele iseloomulikul sulamistemperatuuril. Aurustumiseks vajalik soojushulk Q = rm , kus m on aurustatava vedeliku mass ja r aurustamistemperatuurile vastav aurustumissoojus. Aurustumissoojus sõltub temperatuurist ja tavaliselt antakse see aine keemistemperatuuri jaoks. Aine põlemisel eralduv soojushulk Q =m ,
= 35725,97693m3 tunnis / 3600 sek = 9,92 m3 / sek. Võtan toru pikkuseks 4 m, mille gaasikogus peab läbima 1 sekundiga. r2 * 4 m = 9,92 m3 r2 = 9,92 m3 / * 4 m r = (9,92m2 / 12,57) = 0,888358367 * 2 = 1,77672 m Vastus: Vajalik korstna diameeter on 178cm 1,8 m 2 16 Halva määrimise tõttu toimub masinas 180 kilogrammise terasdetaili kuumenemine 10. minuti jooksul 20ºC võrra. Määrata selle tagajärjel masinas esinev võimsuse kadu. Terase erisoojus c = 0,46 kJ/kg*K. c = 0,46 kJ/kg*K = 460 J/kg*K t = 10 min = 600 s T = 20 M = 180 kg Q = c M T 1W=1J/1s Q = 460 J/(kg*K)* 180kg * 20K = 1656000 J Pkadu = 1656000J / 600s = 2760 W / 1000 = 2,76 kW Vastus: Võimsuse kadu 10. minuti jooksul on 2,76kW. 2 45 Kinnises anumas mahuga 100 l on õhk temperatuuril 0ºC ja rõhul 760 mm Hg. Määrata soojushulk, mis on vajalik selle kuumutamiseks temperatuurini 200ºC. V = 100 l = 0,1 m3 To = 273,15K p = 760 mm Hg = 101325 Pa T = 200 K
Kehade soojenemine ja jahtumine... ... sõltub keha massist. Mida suurem on keha mass, seda suurem soojushulk tuleb talle anda, et ta soojeneks soovitud temperatuurini. Jahtumine toimub vastupidi. Kehade soojenemine ja jahtumine sõltub temperatuuride vahest. Mida suurem on temperatuuride vahe, seda rohkem on vaja soojust kulutada. Kehade soojenemine ja jahtumine sõltub ainest. t2 t1 -- temperatuuride vahe Ainete soojenemist ja jahtumist iseloomustab erisoojus. Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik 1kg aine soojendamiseks 1 C võrra. Erisoojust tähistatakse c- tähega. Kõige suuremat erisoojust looduses omab vesi. Kui aine erisoojus on suur, siis ta soojeneb ja jahtub aeglaselt. Vee erisoojus mõjutab kliimat. J/kg * C -- erisoojuse ühik Vee erisoojus on 4200J/kgC Raua erisoojus on 460J/kgC Valem, mis arvestab keha massi, temperatuuri ja soojushulka.
N - võimsus - kasutegur Valem Mille arvutamiseks kasutatakse Tähised tihedus raskusjõud rõhk vedeliku samba rõhk üleslükke jõud keha mass kiirus töö võimsus kasutegur Q soojushulk Soojushulk c erisoojus m mass - algtemperatuur - lõpptemperatuur l - sulamissoojus Erisoojus L - aurustumissoojus Sulamissoojus Aurustumissoojus I voolutugevus q elektrilaengu suurus t aeg U pinge R juhi takistus r - eritakistus l juhi pikkus
KOOLIFÜÜSIKA: SOOJUS 2 (kaugõppele) 5. TERMODÜNAAMIKA ALUSED 5.1 Termodünaamika I seadus Termodünaamika I seadus annab seose kehale antava soojushulga, keha siseenergia ja paisumistöö vahel Q = U + A , kus Q on juurdeantav soojushulk, U siseenergia muut ja A paisumistöö. Juhul kui keha saab väljastpoolt mingi soojushulga, on Q positiivne ( Q > 0), juhul kui keha annab ära mingi soojushulga, on Q negatiivne ( Q < 0). Juhul kui keha teeb paisumisel (kasulikku) tööd, on A positiivne ( A > 0), juhul kui aga keha kokkusurumiseks tehakse (välist) tööd, on A negatiivne ( A < 0). Keha siseenergia on molekulide soojusliikumise summaarne kineetiline energia ja molekulide vastastikmõju potentsiaalse energia summa, ideaalse gaasi korral aga
17. Neiu, kelle mass on 60 kg, sööb ära 100-grammise sokolaaditahvli, mille energiasisaldus on 600 kcal. Seejärel otsustab ta trepist üles ronida, et see energia ära kulutada. Kui kõrgele peab ta ronima? E = mgL L = E / mg = 4,27 103 m SOOJUSHULK 18. 80-kilogrammise massiga mees vaevleb 39-kraadises palavikus. Normaalne kehatemperatuur on 37 C. Eeldades, et inimene koosneb põhiliselt veest, arvutada soojushulk, mis on vajalik sellise palaviku tekitamiseks. Vee erisoojus on 4190 J/kg K. Q=m c T = 80 4190 (312K 310K) = 670'400J = 160'153 cal 19. Geoloog hakkab alumiiniumkruusist hommikukohvi jooma. Kruusi mass on 120 g ja temperatuur 20.0 C. Geoloog valab sinna 300 g kohvi, mille temperatuur on 70.0 C. Milline on kohvi temperatuur siis, kui kruusi ja kohvi vahele on just saabunud soojuslik tasakaal? Vee erisoojus on 4190 J/kg K, alumiiniumi erisoojus 910 J/kg K. Q1 = mc t = 109,2(T2 293K)
seadus)....................................................................................................................................................4 8.Mehaaniline töö e.(mahumuutuse töö), arvutamine (valem) ja kujutamine olekudiagrammil...........5 9.Tehniline töö e.(rõhumuutuse töö), arvutamine (valem) ja kujutamine olekudiagrammil.................5 10.Siseenergia ja soojuse mõiste (kuidas leitakse siseenergia, muutuse määramine protsessis)...........5 11.Termodünaamika esimene seadus (sõnastus ja matemaatiline avaldis)........................................... 6 12.Entroopia mõiste ja TS-diagramm....................................................................................................6 13.Soojushulga määramine entroopia abil (Soojushulga kujutamine TS-diagrammil).........................7 14
• Lülita sisse veekeetja ning oodata kuni vesi läheb keema. • Tõsta tundmatu keha veekeetjast kalorimeetrisse. • Jälgi kalorimeetri temperatuuri kuni kalorimeetri, seal oleva vee ja tundmatu keha temperatuur ühtlustuvad (termomeetri näit ei tõuse enam oluliselt minuti jooksul) ning fikseeri temperatuuri näit. • Korda katset erinevate veekogustega vähemalt viis korda. Andmete analüüs • Täida praktikumi protokoll mõõtetulemustega. • Leia tundmatu keha erisoojus. • Miks katsete erisoojused on erinevad? • Kas mõne katse tulemusena saadud erisoojus on teistest oluliselt erinev? • Leia erisoojuste keskmine. • Leia tabelist, mis materjalist võiks keha olla? • Mis mõjutas Sinu arvates katsetulemusi? Kalorimeetri tööpõhimõte Kalorimeeter on isoleeritud süsteem, kus keemilise reaktsiooni soojusefekti määramiseks mõõdetakse teadaoleva soojusmahtuvusega süsteemiosa (nt vee) soojenemist või jahtumist selle reaktsiooni toimel
materiaalselt suletud süsteem mahuga V, millel puudub termodünaamilise keha juurde- ja äravool. Sellise süsteemi näiteks võib olla liikuva kolviga silindrisse suletud gaas. Eeldame süsteemisisest mehaanilist tasakaalu. Tehnilise töö mõiste termodünaamikas on seotud materiaalselt avatud süsteemiga. Avatud süsteem on selline, kuhu termodünaamiline keha võib juurde voolata või sellest lahkuda. Selline süsteem on näiteks turbiin, turbiinkompressor ja tsentrifugaalpump. 6. Siseenergia. Siseenergia on süsteemi osakeste kõigi energialiikide summa. Siseenergia U põhimõõtühikuks on džaul (J). Erisiseenergia u = U/M, J/kg. Reaalgaasi siseenergia kujutab endast summat molekulide kineetilisest ja potentsiaalsest energiast. U U KIN U POT . Ideaalgaaside potentsiaalne energia on null, seega siseenergia võrdub molekulide m 2 3
2 p q = µ A 2 5 10 5 q = 0,65 3,5 10 -6 = 2,275 10 -6 1000 = 7,2 10 -5 m 3 / s =4,32 l / min 1000 Vastus: Vedeliku vooluhulk läbi drosseli on 4,32 l / min . Ülesanne 10 Balloon, mille maht on V m 3 , on täidetud gaasiga. Balloonile paigaldatud manomeeter näitab rõhku p 1 bar. Gaasi temperatuur balloonis on T 1 °C. Peale osa gaasi kasutamist näitab manomeeter rõhku p 2 bar ja gaasi lõpptemperatuur on T 2 °C. Leidke kulutatud gaasi mass kg, kui balloonis oleva gaasi konstant R on J/kg deg. Õhu rõhk p bar = 1bar. Antud: V=1,5 m 3 ballooni maht p1 = 69bar + 1bar = 70bar = 70 10 5 Pa rõhk algselt T1 = 17 C = 290,15 K gaasi algtemperatuur p 2 = 48bar + 1bar = 49bar = 49 10 5 Pa rõhk peale osa gaasi kasutamist T2 = 15 C ' = 288,15 K gaasi lõpptemperatuur
Kondenseerumine on soojusnähtus, kui kondenseerumine Q= Lm gaas muutub vedelikuks. Kondenseerumisel energia eraldub. laeng –q Q= Nq – [q]=1C ehk kulon erisoojus c Erisoojus näitab materjali. elektronide arv N eritakistus ρ kütteväärtus k • aurustumissoojus • kondenseerumis- L soojus • keemissoojus • sulamissoojus Λ • tahkumissoojus jõu õlg l Ujumise tingimus Fü Fü= Rõhk vedelikes ja p p=ρhg gaasides kg
Näidisülesanne Sauna leiliruumi temperatuur oli 900C normaalrôhul ( 105 Pa). Palju tuleb veeauru, kui kerisele visati 1 liiter vett ? Andmed Lahend T=900C = 90 + 273 = 363 K M vesi=2 x 1 + 16=18g/mool = 0,018 kg/mool p = 105 Pa pV = mRT/M V = mRT/pM m = 1 liiter vett = 1 kg R = 8,31 J/mol.K V = ( 1 x 8,31 x 363 )/ 105 x 0,018 = 1,63 m2 V=? 5. Siseenergia ja selle muutumine. Molekulaarkineetilise teooriast lähtudest on keha siseenergia tema kõikide molekulide ( ka aatomite, ioonide, vabade elektronide jt. ) keskmise kineetilise energia ja kõikide molekulide omavahelise mõju ( jõu ) keskmise potentsiaalse energia summa. Gaasidel on molekulide keskmine kineetiline energi keskmisest potentsiaalsest energiast tunduvalt suurem - seetõttu on agregaatolekuks gaasiline olek.
Seepärst on üheaatomilised heeliumi (He), argooni (Ar) ja neooni (Ne) molekulid määratletud kolme vabadusastmega (i=3) kaheaatomilised vesiniku (H2), hapniku (O2) molekulidel jt. on i=5 , molekulidel, mis koosnevad kolmest ja enamast aatomist on i=6. Molekulaarfüüsikas kehtib kineetilise energia võrdse jaotumise seadus vabadusastmete järgi, järelikult, mida suurem on molekuli vabadusastmete arv, seda suuremat siseenergiat omab kilomool gaasi püsival temperatuuril. Gaasi siseenergia on võrdeline absoluutse temperatuuriga. Keha saab kuumutada kas mehaanilise või temperatuurilise toimega. Mehaanilisel toimel, näiteks gaasi kokkusurumisel, mõõdetakse toime suurust tehtud tööga. Temperatuuri toimel, näiteks kontaktis kõrgema temperatuuriga kehaga on toime suuruse mõõduks soojushulk (Q). Seda terminit on mugav kasutada energia ülekandeprotsesside kirjeldamisel. Seega on keha temperatuuri tõstmiseks vajalik talle anda teatud kogus soojust (Q) või teha tööd tema
Ülesanded V Lahendusi 2. Milline on süsteemi lõpptemperatuur, kui 100 g toatemperatuuri juures olevasse vette sukeldati 100 g massiga raudnael temperatuuriga 40°C? Antud vee mass m1=0,1 kg vee temperatuur t1=20ºC J kg vee erisoojus c1 = 4190 K raua mass m2 = 0,1 kg raua temperatuur t2=40ºC J kg raua erisoojus c1 = 470 K Leida lõpptemperatuur t=? Lahendus Lähtume energia jäävusest soojusülekandel Q1 + Q2 = 0 . Avaldame soojushulgad massi, erisoojuse ja temperatuuri muudu kaudu ja avaldame lõpptemperatuuri t: m1c1 (t - t1 ) + m2 c2 (t - t2 ) = 0 m1c1t - m1c1t1 + m2 c2 t - m2 c2 t2 = 0 ( m1c1 + m2 c2 )t = m1c1t1 + m2 c2 t2
· V(ruumala) konsentratsioon) Kui üht olekuparameetrit. · T(abs. Temperatuur) · v(molekulide muuta, siis muutub vhmlt · (tihedus) keskmine kiirus veel üks ja seega ka olek. Molekul- molekulaarfüüsikas vähim osake, millest ained koosnevad ja mis on pidevas kaootilises liikumises Temperatuur- iseloomustab keha soojuslikku seisundit; molekulide liikumise keskmise kineetilise energia ja siseenergia mõõt (t) Absoluutne temperatuur- temperatuur Kelvini skaalal (T) Absoluutne nulltemperatuur- temperatuur, mille saavutamisel molekulid lakkavad liikumast Ideaalne gaas- lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju Mool- ainehulk, mis sisaldab Avogadro arvuga võrdse arvu molekule või aatomeid (mol) Avogadro arv- aatomite või molekulide arv ühes moolis aines (N A) Molaarmass- ühe mooli aine mass (M)
mõõtühikud. Termodünaamilised kehad gaasid ja aurud(veeaur) sest nad muudavad oma mahtu väga suurtes piirides nende soojuslikul ja mehaanilisel mõjutamisel. Termilised olekuparameetrid: erimaht, absoluutne rõhk ja abs. Temperatuur. 1) Erimaht aine massiühiku maht (v) [ m³/kg] 2) Rõhk Pinnaühiku normaali suunasmõjuv jõud (p) [Pa, N/m², mmHg, atm, bar, psi] 3) Temperatuur Absoluutne temperatuur (T) [K] Energeetilised olekuparameetrid: Siseenergia, entalpia, entroopia 1) Siseenergia (U) [J] 2) Entalpia (H) [J] 3) Entroopia (S) [J/K] 7. Absoluutse rõhu , ülerõhu ja alarõhu mõiste. Absoluutne rõhk gaasi tegelik rõhk ja saadakse siis kui rõhu mõõtmisel võtta 0-nivooks absoluutne vaakum. Ülerõhk rõhk mis on kõrgem atmosfääri rõhust. Nim. ka manomeetriline rõhk Alarõhk rõhk mis on madalam atmosfääri rõhust. Nim. ka vaakummeetriline rõhk. 8. Temperatuuri skaalad.
mõõtühikud. Termodünaamilised kehad gaasid ja aurud(veeaur) sest nad muudavad oma mahtu väga suurtes piirides nende soojuslikul ja mehaanilisel mõjutamisel. Termilised olekuparameetrid: erimaht, absoluutne rõhk ja abs. Temperatuur. 1) Erimaht aine massiühiku maht (v) [ m³/kg] 2) Rõhk Pinnaühiku normaali suunasmõjuv jõud (p) [Pa, N/m², mmHg, atm, bar, psi] 3) Temperatuur Absoluutne temperatuur (T) [K] Energeetilised olekuparameetrid: Siseenergia, entalpia, entroopia 1) Siseenergia (U) [J] 2) Entalpia (H) [J] 3) Entroopia (S) [J/K] 7. Absoluutse rõhu , ülerõhu ja alarõhu mõiste. Absoluutne rõhk gaasi tegelik rõhk ja saadakse siis kui rõhu mõõtmisel võtta 0-nivooks absoluutne vaakum. Ülerõhk rõhk mis on kõrgem atmosfääri rõhust. Nim. ka manomeetriline rõhk Alarõhk rõhk mis on madalam atmosfääri rõhust. Nim. ka vaakummeetriline rõhk. 8. Temperatuuri skaalad.
olevate kehade massiga või osakeste arvuga. Nt. maht, energia, entroopia, entalpia. Parameetreid, mille kaudu iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust muundumist, nim. termilisteks olekuparameetriteks. Termodünaamilise keha termilisteks olekuparameetriteks on erimaht (tihedus), rõhk ja temp. Soojuslikeks oleku-parameetriteks on aga suurused, mis iseloomustavad termodünaamilise süst. energeetilist olukorda. Nendeks on: siseenergia u,[J/kg]; entalpia h,[J/kg]; entroopia s,[J/kg]. Sõltumatud olekuparameetrid on: 1.Erimaht(keha massiühiku maht) v=1/, [m3/kg]. 2. Tihedus(on erimahu pöördväärtus) =M/V=1/v, [kg/m3].3. Rõhk (pinnaühikule normaalisihis mõjuv jõud) p [N/m2,Pa]. 4.Temperatuur(iseloomustab antud keha kuumenemise astet mingi teise keha suhtes ja määrab nendevahelise soojusvoo suuna). Soojus ja töö. Energia ülekanne töö vormis- on seotud kehade ümberpaiknemisega ruumis või süsteemiväliste
Valime mootori MT100LB, Pn = 3,0 kW, nn = 1430 min-1, n = 80%, Mn = 20 Nm, m = 24 kg, B klassi mähise isolatsioon 130 °C. Kui ei ole selgelt arusaadav, et tegemist on lühiajalise tööga, siis võrdleme töökestust mootori soojenemise ajakonstandiga. Mootor soojeneb püsivtemperatuurini (3...5)Ts kestel cmn Ts = , Pn (1 - n ) kus c on mootori põhimaterjali (kere) erisoojus, J/(kgK), m mootori mass, kg, mootori pinna ületemperatuur, K. 397 24 80 0,85 Ts = = 1439,8 s= 24,0 min. 3000 (1 - 0,85) Et 11,83 < 324 on kindlasti tegemist lühiajalise tööga (S2). Kestva töö mootori (S1) ülekoormamise võimaluse lühiajalisel tööl arvutame valemiga P Pl = +1 tl
Füüsika 1)Sõnasta termodünaamika I seadus + valem. Süsteemi siseenergia muut süsteemi üleminekul ühest olekust teise võrdub välisjõudude töö ja süsteemile antud soojushulga summaga. U=A+Q [U=siseenergia muut(J) ; A=Välisjõudude töö (J); Q=Süsteemile antud soojushulk] 2)Kuidas arvutada soojushulka? *Q=Km -> kütuse kütteväärtus [K=kütteväärtus J/kg0C;Q=Soojushulk J, kütuse mass kg] *Q=m -> sulamine [Q= soojushulk J; m=mass kg, =sulmaissoojus J/kg]
TERMODÜNAAMIKA 1. Tuletada ideaalse gaasi siseenergia valem ja sõnastada lõpptulemus. m0 v 2 3 U = NE k = N = kTN Ideaalse gaasi siseenergia ei sõltub ainult temperatuurist ning ei sõltu gaasi 2 2 ruumalast ega rõhust. 2. Kirjuta energia jäävuse seaduse üldine sõnastus. Energia ei teki ega kao, ta võib vaid muunduda ühest liigist teise ning kanduda ühelt kehalt teisele. 3. Tuletada ideaalse gaasi poolt tehtava töö seos gaasi ruumala isobaarilisel muutumisel. Gaas saab teha tööd siseenergia arvelt. Olgu kolvis oleva gaasi rõhk p ning selle ristlõikepindala S. Leiame
iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust muundumist, nim. 5. Adiabaatne protsess on termilisteks olekuparameetriteks. Termodünaamilise keha selline td prot. mis toimub termilisteks olekuparameetriteks on erimaht (tihedus), rõhk ja soojuslikult isoleeritud temp. Soojuslikeks olekuparameetriteks on aga suurused, mis tingimustes. (dq=0, q=0). iseloomustavad termodünaamilise süst. energeetilist olukorda. k=Cp/Cv. Nendeks on: siseenergia u,[J/kg]; entalpia h,[J/kg]; entroopia s, [J/kg]. Sõltumatud olekuparameetrid on: 1.Erimaht(keha massiühiku maht) v=1/, [m3/kg]. 2.Tihedus(on erimahu Polütroopne protsessiks pöördväärtus)=M/V=1/v, [kg/m3].3. Rõhk (pinnaühikule nimte. sellist protsessi, mille käigus erisoojus ei muutu. s.t. normaalisihis mõjuv jõud) p [N/m2,Pa]. sellist protsessi, mis allub võrrandile T*ds/dT=c=const. 4
vahemikus 0- kindlaks töötava keha oleku. Intensiivseteks nim. siseenergiaks, mis on keha molekulide kulg -ja 100C, alla 0 on ta tahkes ja üle 100 gaasilises. Aine selliseid töötava keha parameetreid, mis ei sõltu pöörlemisliikumiseenergia, aatomite võnkumisenergia jt. faasilise oleku väljendamiseks kasut. faasimuutuse termodün.süsteemis oleva keha massist või osakeste energiate summa. siseenergia antakse tavaliselt keha 1kg diagramme. Nt. pt- diagramm, Ts- diag., Pv, hs- diag. 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
Horisontaalselt paikneva veeboileri tootlikus oli 18000 kg/h ning 24 kraadine vesi oli tarvis kuumutada 80 kraadini, kasutades selleks saja kraadist drosseldatud primaarauru. Boileris olevate torude siseläbimõõt oli 25 millimeetrit ning välisläbimõõt 29 millimeetrit. Lisaks leiti pumba võimsus. 1. Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe Toote, milleks oli kuum vesi, puhul oli teada nii alg- kui ka lõpptemperatuur ning auru rõhk. Auru temperatuur oli protsessis konstantne. Vee alg- ja lõpptemperatuur (t1, t2) : t1 = 24oc t2 = 80oc Teades ainult auru rõhku, leiti sellele vastav temperatuur aurutabelist (Lisa 1) pa= 1,033 ata ta= 100oc Arvutati keskmine logaritmiline temperatuuride vahe kütteauru ja vee vahel: t 2 t1 t ta t 1 ; C ln ta t 2 ∆t = 80-24 / ln (100- 24/100-80) = 56 / ln3,8 = 41,94 oc
1. Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe Vee algtemperatuur t1= 20 °C Vee lõpptemperatuur t2= 87 °C Auru temperatuur tuleb leida aurutabelist. Primaarauru rõhk pa = 1,2 ata. Sellele vastab temperatuur ta = 105 °C. Keskmine logaritmiline temperatuuride vahe kütteauru ja vee vahel: t 2 - t1 87 - 20 67 67 t = = = = = 43,2 ta - t 1 105 - 20 ln ( 4,722 ) 1,552 °C ln ln ta - t 2 105 - 87 t= 43,2 °C Joonis 1. Boileri töö temperatuuride graafik 3
Kasutan valemit , kus hõõrdejõud μ – on hõõrdetegur , seega 0,2 40 9,8 = 78,4 J Vastus: Me pidime diivani lohistamiseks tegema 78,4 J tööd rohkem. TEMPERATUUR JA SOOJUS 64. Mees, kelle mass on 80 kg, vaevleb 39-kraadises palavikus. Normaalne kehatemperatuur on 37°C. Eeldades, et inimene koosneb põhiliselt veest, arvutada soojushulk, mis on vajalik sellise palaviku tekitamiseks. Vee erisoojus on 4190 J/kg K. Lahendus: m = 80 kg 39° 3 2 37° 3 0 c = 4190 J/kgK Q = ? Otsime soojushulka Kasutame valemeid , kus C on soojusmahtuvus ja , saame = 4190 J/kgK * 80 kg* 2 K = 6,7 J Vastus: Soojushulk, mis on vaja sellise palaviku tekitamiseks on 6,7 J 65. Te disainite elektroonikaskeemi jaoks ränielemendi, mille mass on 23 mg
Keskmine temperatuur t= =78 ° C 2 Etteantud mahtkulu V = 18 m3/h = 0,005 m3/s Tihedus 78 juures = 0,6546 g/cm3 = 654,6 kg/m3 (Wolfram Alpha, 2017) Soojusmahtuvus CA = 2415 J/kg*K=2,415 kJ/kg*K (Wolfram Alpha, 2017) Masskulu GA = V = 654,6*0,005 = 3,273 kg/s Viskoossus 78 juures µ = 2,97*10-4 Pa s (Wolfram Alpha, 2017) Soojusagensis: VESI Antud temperatuur TSA1= talg=10 Soovituslik lõpptemperatuur TSA2 =tlõpp=50 (Mikkel, 2013) Keskmine temperatuur t=30 Rõhk P=2 atm Tihedus =0,9957 g/ cm3= 995,7 kg/m3 (Wolfram Alpha, 2017) J Soojusmahtuvus C vesi=74,17 (Wolfram Alpha, 2017) molK Soojushulk: Q=G AC A(T A 1-T A 2 ) G A - aine masskulu (kg/s) C A - aine soojusmahtuvus (J/kg*K) t - keskmine temperatuur (K) Q A =3,273 ( kgs )2415 ( kgK J
KOOLIFÜÜSIKA: SOOJUS 1 (kaugõppele) 4. MOLEKULAARFÜÜSIKA ALUSED Molekulaarfüüsika käsitleb soojusprotsesse, lähtudes aine koosseisu kuuluvate aatomite (molekulide) soojusliikumisest. Gaaside kirjeldamisel kasutame ideaalse gaasi mudelit. Ideaalse gaasi korral jäetakse molekulidevahelised jõud arvestamata, mistõttu gaasi siseenergia on gaasi molekulide summaarne kineetiline energia. Gaasid tavatingimustes (veeldumistemperatuurist kõrgematel temperatuuridel ja normaalsetel rõhkudel) on küllalt hästi vaadeldavad ideaalse gaasina. 4.1 Mool, molaarmass, ühe molekuli mass Mool on SI-süsteemi ainehulga ühik. Mool on süsteemi ainehulk, mis sisaldab sama palju elementaarseid koostisosakesi, nagu on aatomeid 0,012 kilogrammis ¹²C (süsiniku isotoobis massiarvuga 12). Mooli kasutamisel peab täpsustama
q 0,65 0,4 10 5 0,26 10 7 115,47 0,0003 18 750 s min Vooluhulk läbi drosseli on 18 l/min Ülesanne10 Balloon mahuga V = 0,6 m3 on täidetud gaasiga (hapnikuga O2). Balloonile paigaldatud manomeeter näitab rõhku p1 = 114 bar. Gaasi temperatuur balloonis on t1 = 20 °C. Peale osa gaasi kasutamist näitab manomeeter rõhku p2 = 65 bar ja gaasi lõpptemperatuur on t2 = 15 °C. J Leida kulutatud gaasi mass kg, kui balloonis oleva gaasi konstant R = 259,8 kg deg . Õhu rõhk pbar = 1 bar Lahendus pV pV mRT , kus avaldan m RT p – rõhk v – ruumala m – gaasi mass R – gaasi kontstant T – gaasi temperatur
2. mikrokäsitluses keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summa Ühikuks SI-s on 1 J (dzaul) [U ] SI = 1 J Temperatuur T iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide 3 J soojusliikumise kineetilise energiaga: E = k T , kus k = 1,38 10-23 on Boltzmani konstant. 2 K 0 K = -273 oC . Soojushulk Q on siseenergia hulk, mille keha saab või annab ära soojusülekandel: 1. temperatuuri muutumisel Q = c m ( t2 - t1 ) , kus c on erisoojus 2. sulamisel ja tahkumisel Q = m , kus on sulamissoojus 3. aurustumisel ja kondenseerumisel Q = L m , kus L on aurustumissoojus 4. kütuse põlemisel Q = q m , kus q on kütteväärtus 1
2. mikrokäsitluses keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summa Ühikuks SI-s on 1 J (dzaul) [U ] SI = 1 J Temperatuur T iseloomustab keha soojuslikku seisundit ja on määratud keha molekulide 3 J soojusliikumise kineetilise energiaga: E = k T , kus k = 1,38 10-23 on Boltzmani konstant. 2 K 0 K = -273 oC . Soojushulk Q on siseenergia hulk, mille keha saab või annab ära soojusülekandel: 1. temperatuuri muutumisel Q = c m ( t2 - t1 ) , kus c on erisoojus 2. sulamisel ja tahkumisel Q = m , kus on sulamissoojus 3. aurustumisel ja kondenseerumisel Q = L m , kus L on aurustumissoojus 4. kütuse põlemisel Q = q m , kus q on kütteväärtus 1
r raadius · Võnkeperiood on ühe täisvõnke arv ringi ajaühikus. Tähis f ja ühik (1Hz) · Hälve on keha kaugus tasakaaluasendis. · Võnkeamplituut on maksimaalne hälve. SOOJUÕPETUS IDEAALNE GAAS JA TERMODÜNAAMIKA ALUSED · Ideaalne gaas on gaas, mille molekulid on punktmassid, molekulide põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed ning molkulide vahel ei ole vastastikmõju. · Termodünaamika esimene seadus: keha siseenergia või muutuda kehale antava soojushulga ja kehaga tehtava töö järgi. U = A+Q, milles A välisjõudude töö Q väljaspoolt kehale antav soojushulk U siseenergia (J) · Molekulid on pidevas kaootilises liikumises ning nende vahel on vastastikmõju. · Temperatuur on füüsikaline suurus, mis on seotud molekulide keskmise kineetilise enegiaga. Tähis: T (K)
mis on ja mida näitab erisoojus, aurustumissoojus, sulamissoojus ERISOOJUS c = Q / m . t (J / kg . K) AURUSTUMISSOOJUS L=Q/m (J/kg) Keemis- ehk aurustumissoojus (L) on füüsikaline suurus, mis näitab kui palju soojust on vaja 1 kg antud aine aurustumiseks või kui palju soojust eraldub 1 kg aine kondenseerumisel keemistemperatuuril. L-i saame tabelist (õpiku tagakaanelt, ülesannete kogu tagant) Näidisülesanne 2 Mida näitab vee keemissoojus 2,3·10 J/kg. Vastus: 1 kg vee aurustumiseks on vaja 2 300 000 J soojust/energiat. 1 kg vee kondenseerumisel eraldub 2 300 000 J soojust/energiat. SULAMISSOOJUS = Q : m (J / kg) Sulamiseks nim. aine üleminekut tahkest olekust vedelasse olekusse. Temperatuuri, mille juures aine sulab, nim selle aine sulamistemperatuuriks. Aine sulamisel kulub energiat, kuna sulamisel lõhutakse aineosakeste kor
annaabi.ee 
