SISSEJUHATUS Termodünaamika-alased uurimustööd algasid 19. sajandil. Teadlased kasutasid katsete tulemusi, et tuletada seadusi, mis kirjeldavad, kuidas toimivad maailmas soojus ja energia. Need seadused aitavad inseneridel täiustada selliste masinate konstruktsioone nagu näiteks aurumasinad, mis muudavad kütustes lõksus oleva keemilise energia soojusenergiaks ja edasi mehhaaniliseks energiaks. Aja möödudes mõistsid teadlased, et need samad termodünaamika seadused on rakendatavad kõikjal, alates töötavatest diiselmootoritest kuni bioloogiliste protsessideni elusorganismides. Klassikaline tasakaaluline termodünaamika tegeleb ainult (1) makroskoopiliste ainehulkadega (sest temperatuur ja muud termodünaamilised suurused on defineeritavad vaid suure arvu vabadusastmetega süsteemide jaoks) ja (2) ainult tasakaaluliste olekutega (ehk aeglaste protsessidega, mida võib vaadelda kui tasakaaluliste olekute jada).
11. klassi füüsika: Termodünaamika alused 1. Mis on termodünaamika (TD)? Termodünaamiks on soojusnähtuste makrokäsitlus, nii et siin ei eeldata teadmisi molekulidest. Termodünaamika aluseks on kaks printsiipi: termodünaamika 1.printsiip väljendab energia jäävust ja 2.printsiip väljendab asjaolu, et kõik iseenesest kulgevad protsessid toimuvad kindlas suunas. Neid printsiipe ei ole võimalik teoreetiliselt tõestada ega tuletada, nad on avastatud suure hulga vaatlus- ja katseandmete üldistamisel. Termodünaamika kasutab tervet rida makroparameetreid: a) Rõhk p b) Ruumala V c) Absoluutne temperatuur T d) Keha mass m e) Siseenergia U f) Soojushulk Q
TERMODÜNAAMIKA 2.PRINTSIIP Kuna termodünaamika 2. printsiipi ei saa tõestada, siis kõik need näited on järeldatud inimkonna kogemusest. Termodünaamika teise printsiibi sisu seisneb looduslike protsesside kindlas suunas , mis toovad meile näiteid milles termodünaamika 2. printsiip seisneb. Näiteks kui segada kokku külm ja kuum vesi saame tulemuseks sooja vee, aga vastupidist, et soojast veest tekiks eraldi külm ja kuum vesi ei saa juhtuda. Näidetest võib tuua järelduse, et kõik protsessid pole määratud ainult energia jäävuse seadusega , mis ütles, et energia ei kao vaid muundub ühelt kehalt teisele. Termodünaamika 2. printsiipi võib sõnastada ka, et suletud süsteem püüab üle minna
Termodünaamika KT 1) Kuidas käsitleb ainet termodünaamika ja milliseid parameetreid see kasutab? Temodünaamika ei eelda aine koosnemist aatomitest ega molekulidest. Kasutab makroparameetreid (keha mass, rõhk, ruumala, temp., tihedus). 2) Millistele probleemidele annab vastuse termodünaamika? Termodünaamika seletab, mis on keha siseenergia ja kuidas see muutub. 3) Millistele printsiipidele tugineb termodünaamika? I printsiip siseenergia ja selle muundamine tööks (energia ei teki ega kao niisama). II printsiip soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kuumemale. III printsiip entroopia kasvab suletud süsteemis toimuvate soojuslike protsesside käigus. 4) Millest sõltub gaasi kui termodünaamilise süsteemi siseenergia. Siseenergia tähis, ühik? Siseenergia on keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summa. Sõltub gaasi rõhust ja ruumalast. Tähis U
Termodünaamika KT 1) Kuidas käsitleb ainet termodünaamika ja milliseid parameetreid see kasutab? Temodünaamika ei eelda aine koosnemist aatomitest ega molekulidest. Kasutab makroparameetreid (keha mass, rõhk, ruumala, temp., tihedus). 2) Millistele probleemidele annab vastuse termodünaamika? Termodünaamika seletab, mis on keha siseenergia ja kuidas see muutub. 3) Millistele printsiipidele tugineb termodünaamika? I printsiip – siseenergia ja selle muundamine tööks (energia ei teki ega kao niisama). II printsiip – soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kuumemale. III printsiip – entroopia kasvab suletud süsteemis toimuvate soojuslike protsesside käigus. 4) Millest sõltub gaasi kui termodünaamilise süsteemi siseenergia. Siseenergia tähis, ühik? Siseenergia on keha molekulide kineetilise ja potentsiaalse energia summa. Sõltub gaasi rõhust ja ruumalast. Tähis U
Termodünaamika 2. seadus Termodünaamika uurib soojusnähtusi, soojusvoogude liikumist ja energia üleminekuid ühest vormist teise. Termodünaamika seadusi ei saa tõestada, nad on inimkonna kogemuste üldistused. Termodünaamika teisel seadusel on palju omavahel ühtivaid sõnastusi. Kõik nad aga käsitlevad looduslike protsesside mittepööratuvust. Protsesside mittepööratuvust tõestavad ka kõigi loogilisemad näited. On ju teada, et õun kukkub puult maha, mitte vastupidi ning kui avada õhupalli kinnisidumiseks kasutatud nöör, jookseb õhupall tühjaks. Kunagi aga ei täida õhk õhupalli iseenesest.
muundunud soojuseks. Clausiuse sõnastusel on ka teine variant: soojus ei saa minna iseenesest külmalt kehalt kuumemale ehk ei ole võimalik niisugune protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale. Näiteks vesi voolab iseenesest mäest alla ja vee mäkke viimiseks on vaja teha tööd. Gaas paisub ja täidab vaba ruumala, kuid isevooluliselt ei toimu tema ruumala vähenemine. William Thomson on termodünaamika II printsiibi sõnastanud aga nii: 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, mis tähendab, et kogu soojust ei ole võimalik täielikult konverteerida tööks. Näiteks vesi voolab iseenesest mäest alla ja vee mäkke viimiseks on vaja teha tööd. Gaas paisub ja täidab vaba ruumala, kuid isevooluliselt ei toimu tema ruumala vähenemine.
FÜÜSIKA KONTROLLTÖÖ KORDAMISKÜSIMUSTE VASTUSED. SOOJUSÕPETUS -Absoluutne temperatuuriskaala ehk Kelvini temperatuuriskaala. 0 K = 273 ehk 0 K on absoluutne nullpunkt. Selle temperatuuriskaala järgi võib temperatuur olla ainult positiivne. Kelvini temperatuuriskaalat nimetatakse ka termodünaamiliseks temperatuuriskaalaks, sest selle jaotuvuse aluseks on termodünaamika II printsiip. -Gaasi olekuvõrrandid kus M on gaasi molaarmass m on gaasi kogus T on absoluutne temperatuur p on rõhk R on 8,31 -Isoprotsessid (nimetused, olekuvõrrandi erikujud) ISOTERMILINE protsess T = const T=T1=T2 Graafikuks on parabool ISOBAARILINE protsess p=const Graafikuks on sirge ISOHOORILINE protsess V=const Graafikuks on sirge -Siseenergia definitsioon, siseenergia muutmise võimalused
Essee Termodünaamika 2. printsiip Termodünaamika teine seadus käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust. Tal on hulk omavahel sarnaseid sõnastusi. Clausisuse sõnastus: Isoleeritud süsteemis kulgevad kõik protsessid entroopia kasvu suunas. Teiste sõnadega, tähendab see, et igal asjal on kalduvus levida. Lokaalselt on korrapäratusest energiavarustuse abil võimalik taastada korrapärasus, kuid probleem seisneb selles, et kusagil süsteemis esineb alati korrapäratuse kasv. Clausiuse sõnastus (teine variant):
väita, et ühel heal hetkel leiad selle kõik kokku kukkunud olevat, kuna korra asemel valitseb jällegi korratus. Ka kord võiks iseenesest sündida, kahjuks aga on see mõistusevastane. · Õhupall jookseb alati tühjaks, mitte et õhk täidaks õhupalli iseenesest. Arvatavasti ei ole keegi näinud, et õhupall iseenesest täitub, sest see on mõistusevastane ja ebareaalne, kuid jällegi see tõestab termodünaamika II printsiipi. · Kuuma ja külma vee segamisel on tulemuseks leige vesi. Iseenesest ei teki aga leigest veest kunagi külma ja kuuma vett eraldi Külm vesi Kuum vesi Leige vesi + = Leige vesi Külm vesi Kuum vesi Ei saa tekkida ja eraldi. Kasutatud materjal : http://www.abiks.pri.ee/www/
Termodünaamika II printsiip Rakke Gümnaasium X klass Katre Pohlak, Alari Uudla, Keijo Tomiste, Siim Kruustok, Toomas Sillamaa Aprill 2011 Mis on termodünaamika üldiselt? Termodünaamika on füüsikaharu, mille uurimisobjektiks on soojus kui energiaülekandevorm ning selle seos töö ja siseenergiaga. Termodünaamikas on kesksel kohal soojusnähtused ja nendega seonduvad mõisted (soojushulk, temperatuur, entroopia, soojusmahtuvus jne). Termodünaamika II seadus Termodünaamika teine seadus käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust. Tal on hulk omavahel ekvivalentseid sõnastusi. Termodünaamika teine seadus väljendab
Termodünaamika teine printsiip Termodünaamika tugineb kahele printsiibile. Need printsiibid on tõestamatud ehk aksioomid. Kuna ei ole leitud veel sellist asja, et lükata need printsiibid ümber siis ei kahelda nendes. Teine printsiip, mis on meie teemaks, käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust. Seadus väljendab termodünaamiliste protsesside statistilist iseloomu ning on aluseks nii entroopia kui ka temperatuuri mõiste defineerimisel termodünaamikas.
Soojuskiirguseks nimetatakse soojusülekannet, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu. Tegelikkuses esinevad soojusülekande liigid korraga. Soojusülekandel üleantavat energiahulka iseloomustab soojushulk. Soojushulka mõõdetakse energiaühikutes, seega džaulides. Soojushulga arvutamiseks kasutatakse valemit: Q = cmt. , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja t keha temperatuuri muut (lõpp- ja algtemperatuuride vahe). 4.1.2. Termodünaamika I printsiip Termodünaamikas vaadeldakse protsesse tavaliselt suletud ehk soojuslikult isoleeritud süsteemis (näiteks suletud termospudel). Selliseks süsteemiks on kehade kogum, mis on soojusvahetuses ainult omavahel, mitte aga väljaspool kogumit asuvate kehadega. Suletud süsteemis kehtib termodünaamika esimene printsiip: süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu: Q = U + A,
Entroopia on termodünaamikas ja statistilises mehaanikas kasutatav ekstensiivne suurus, mis kirjeldab vaadeldava süsteemi erinevate võimalike juhuslike ümberpaigutuste arvu. Tihti öeldakse, et entroopia mõõdab "korratust". Protsessidele, milles entroopia kasvab, vastavad pöördumatud muutused süsteemis, mis vähendavad süsteemi võimet teha tööd, sest osa energiast on pöördumatult muundunud soojuseks. Entroopia on üks termodünaamika põhimõistetest. Selle muudab oluliseks termodünaamika teine seadus, mille järgi ei saa isoleeritud süsteemi entroopia kunagi kahaneda. Seega saavad iseeneslikud protsessid isoleeritud süsteemis toimuda vaid entroopia kasvamise suunas. Protsessid, milles entroopia kahaneb, saavad toimuda vaid siis, kui süsteemiga tehakse tööd. Näiteks saab soojusiseeneslikult kanduda vaid soojemalt kehalt külmemale. Et käivitada vastupidine protsess, kus soojus kandub külmemalt kehalt soojemale, tuleb teha tööd.
Termodünaamika I etapp Koostja: Jaana Orhidejev · Termodünaamika esimene seadus väidab, et energia ei saa tekkida ega hävida. · Üks järeldus sellest seadusest on, et energiahulk, mis voolab mingisse seadmesse, võrdub energiahulgaga, mis seadmest välja voolab. Näide: Võtame elektrilambi. Energia voolab elektrilampi elektri kujul. Kui elektrivool läheb läbi lambi, annab lamp soojust ja valgust, ning koguenergia, mille lamp soojuse ja valgusena välja annab, on võrdeline selle elektrienergia hulgaga, mida lamp ära tarvitab
Termodünaamika soojusnähtuste ajalooline ja väga oluline makrokäsitlus. Soojusmasin masin, mis muundab soojust (ja ka keha siseenergiat) tööks. I printsiip energia jäävuse seadus. II printsiip protsesside iseeneslikul kulgemisel looduses on kindel suund. Siseenergia keha molekulide kineetilise ja potensiaalse eneria summa. Siseeneriat saab muuta 1)talle soojushulka andes(kuumutamine) 2)mehaanilist tööd tehes(hõõrdumine). Q (juurde antav soojushulk) = delta U (siseeneria muut) + A (välisjõudude vastu tehtud töö). Soojusmasinates kasutatakse gaase sest 1) paisuvad paremini 2) tahke ja vedela aine suur rõhk paisumisel võib masinat kahjustada 3)gaasil on soojushulga üleandmine kergem. Soojusmasina kasuteguriks nim suhet, mis näitab kui palju juurdeantavast soojushulgast on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks.(=Akas /Q1) Entroopia suurus energia kvaliteedi hindamiseks. Mida kõrgem on kvaliteet, seda madalam on entroopia. Ter...
TERMODÜNAAMIKA- soojusnähtuste mikrokäsitlus, mis tugineb mittetõestavatele printsiipidele. SOOJUSMASINAD- masinad, mis muundavad soojust tööks. TERMODÜNAAMIKA I PRINTSIIP- Energia ei teki ega kao mittemillestki, vaid muundub ühest liigist teise. TERMODÜNAAMIKA II PRINTSIIP- Soojus ei kandu iseenesest külmemalt kehal soojemale üle, looduses olevatel protsessidel on kindel suund. SISEENERGIA- molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. KUIDAS MUUTA SISEENERGIAT? Soojusvahetuse käigus, kui kehale antakse mingi soojushulk või keha annab ise mingi soojushulga ära või siis saame kehade siseenergiat suurendada mehaanilist tööd tehes. MILLE POOLEST ERINEB SISEENERGIA MÕISTE KÄSITLUS MIKRO-JA MAKROTASANDIL? Parameetrite poolest. Soojusmasinates töötava kehana kasutatakse just gaasi mitte vedelikku või tahket ainet, sest see on otstarbekam, kuna gaas paisub tunduvalt rohkem. VALEM A=PV kehtib ainult gaaside jaoks,...
Termodünaamika teine printsiip Essee Termodünaamika on soojusnähtuste ajalooline ja väga oluline makrokäsitlus. See tugineb mittetõestatavatele printsiipidele. Termodünaamika teine printsiip määrab protsesside spontaanse kulgemise suuna. Soojus ei saa spontaanselt minna külmemalt kehalt soojemale. Spontaanne protsess kulgeb alati korrastamatuse suurenemise suunas. Süsteemi korrastamatuse mõõt kannab nime entroopia. Kui protsess on pöördumatu, kasvab kinnise süsteemi entroopia ja saavutab suurima väärtuse tasakaaluolekus. Spontaanne protsess tähendab, et see toimub ilma välise energia osavõtuta (kivi veereb mäest alla). Kui võrrelda erinevaid süsteemi seisundeid, siis enam korrastamata on see seisund, milleni võib jõuda suurema tõenäosusega. Termodünaamika teise printsiibi sõnastamisel kasutatakse entroopiat. Entroopia on suurus, mis iseloomustab energia...
TERMODÜNAAMIKA Võrdlus mehaanikaga · Keha-termodünaamiline keha · Kogu keha käitumine ühtemoodi punktmass, keha oleku muutused (jää-vesi-aur) · Erinevused mehaanikas vaatleme asukoha muutust ja seda põhjustavaid tegureid; termodünaamikas olekumuutuseid ja seda põhjustavaid tegureid · TDs ruumiline asukoht pigem sekundaarne, uuritakse olekumuutuseid · Oleku kirjeldamiseks võetud kasutusele 3 parameetrit rõhk, ruumala, temperatuur Mida kirjeldavad parameetrid · Rõhk pindala kohta tulev jõud, tekib molekulide põrgetel keha ümbritseva keskkonnaga · Temperatuur keha siseenergiat iseloomustav suurus · Ruumala aine hulka iseloomustav suurus Esimene süsteem Termodünaamilisi seoseid hakatakse kirjeldama ideaalse gaasi abil. Ideaalne gaas 1) molekulidevahelised jõud puuduvad 2) molekulid on punktmassid Sellises süsteemis kirjeldatakse termodünaamiliste parameetrite vahelised seosed ja ...
Termodünaamika ja energeetika alused Energeetika Valdkond, mis tegeleb energia probleemidega. Termodünaamika Termodünaamika tegeleb: · Soojusülekannetega, so soojus läheb ühe koha pealt teise koha peale. · Soojuse muundumisega tööks. Termodünaamika on makrokäsitlus. Makroparameetrid on: · p Rõhk, · V Ruumala, · T Celvini temperatuur, · m Mass, · U Siseenergia, · Q Soojushulk. Geneetiline energia (ehk keha siseenergia) - Sõltub keha temperatuurist. Soojushulk Tähis Q, ühikuks 1J (ka 1 ca). Edasi kanduv energia. Siseenergia hulk, mis
Nimetatakse ka kristalliliseks aineks. · Tasakaaluolek--makrokäsitluse olek, kuhu suletud süsteem jõuab iseeneslikult. Tasakaaluolek on kõikide suletud süsteemide lõppolek.Mikrokäsitluses suurima tõenäosusega olek suletud süsteemis. · Tehniline atmosfäär--rõhu ühik 1 at = 0,981*105 Pa. · Termodünaamika--makroskoopiline teooria, mis käsitleb soojusvahetust, soojuse muundamist tööks ning muid soojusvahetusega seonduvaid nähtusi. · Termodünaamika esimene printsiip--mittetõestav, praktikast võetud väide, millele tugineb termodünaamika. Termodünaamika esimene printsiib väidab, et kehale juurdeantav soojushulk läheb keha siseenergia muuduks ja keha paisumise tööks. Sisuliselt väljendab termodünaamika esimene printsiip energia jäävust ning töö ja soojushulga (siseenergia) ekvivalentsust soojuse muundamise tööks. · Termodünaamika teine printsiip-- mittetõestav, praktikast võetud väide, millele tugineb
Akas = Q1 -Q2 Termodünaamika I printsiip väidab, et juurde antud soojushulk läheb siseenergia tõstmiseks ja välisjõudude vastu tööks. Q = U + A Q- soojushulk- 1J U- siseenergia- 1J A- töö- 1J Igiliikur ehk perpetuum mobile on masin, mis liigub või teeb tööd igavesti. · Esimest liiki igiliikur teeb tööd eimillegi arvelt ehk väljastab rohkem energiat kui on vaja masina käigushoidmiseks. Vastavalt energia jäävuse seadusele ning termodünaamika esimesele sedusele on esimest liiki igiliikuri loomine võimatu. ISOPROTSESSID: Kui mingis protsessis kolmest olekuparameetrist jääb üks muutumatuks, siis on tegemist isoprotsessiga. 1. Iobaariline protsess: Jääval rõhul toimuvat protsessi nimetatakse isobaarseks protsessiks. . 2. isokoorne protsess: Isokoorne protsess toimub jääval ruumalal. 3. Isotermiline protsess:
Seda ebakorrapärasuse ühikut nimetatakse entroopiaks. Entroopia on Universumi korrapäratuse määr. Samuti allub molekulide juhusliku liikumise tõttu ka keha soojus entroopia seadustele. Mida enam energiat soojuse produtseerimisel ümber muudetakse, seda enam kasvab entroopia. Näiteks toodab inimene liikudes soojust , mida rohkem inimene ennast liigutab seda soojem tal hakkab. Seega muudetakse osa energiast ebakorrapäraseks ning see hajub ümbritsevasse keskkonda. Termodünaamika teise seaduse põhjal kasvab entroopia universumis pidevalt, kui kindel süsteem püüab muutuda üha korrapärasemaks, siis seda süsteemi ümbritsev keskkond muutub üha ebakorrapärasemaks.Näiteks tuba koristades pannakse asjad tavaliselt ühest kohast teise , muutes näiteks ühe kapi korrastatumaks ja teise kapi kuhu asjad pannakse ebakorrapärasemaks. Korrastatus väheneb osaksetest koosnevas süsteemis osakeste soojusliikumise tulemusena
Selline mehhanism kannab külmutusmasina nimetust, kuna ta võimaldab alandada mingi piirkonna (ruumiosa) temperatuuri. Tuntuimaks sedalaadi seadmeks on külmutuskapp, kus sisetemperatuur viiakse välistemperatuurist madalamaks, pumbates soojust kapi jahutusradiaatorist (madalrõhukamber) väljaspool kappi olevasse kõrgrõhukambrisse, kus teda enne uut paisumist jahutatakse. Termodünaamika Printsiibid Klassikaline (Newtoni seadustel põhinev) termodünaamika lähtub kolmest aluspostulaadist, mida nimetatakse termodünaamika printsiipideks ja nummerdatakse nagu Newtoni seaduseidki - esimesest kolmandani. Nagu mehaanika liikumisintegraalid, kujutavad ka termodünaamika printsiibid loodusseadustest tulenevaid tehnoloogilisi piiranguid. Termodünaamika I printsiip Kujutab endast energia jäävuse seaduse kirjapanekut: Gaasile antav soojushulk on võrdne siseenergia juurdekasvu ning paisumisel tehtava töö summaga. Termodünaamika II printsiip
siseenergia soojusülekandes ilma tööta. Q = +- *m sulamine/tahkumine Q = +- L*M aurumine/kondenseerumine Q = q*m kütte põlemine A = PV Soojusmasin Soojusmasinaks nim masinat, kuis siseenergia mõjul tehakse tööd Soojusmasina kasutegur = Akasulik/Akogu * 100% Kasutegur näiatb, milline osa koguaenergiast läks kasulikuks = (Q1 Q2)/ Q1 *100% Max kaustegur on ideaalse masina kasutegur = (T1 T2)/ T1 * 100% T1 soendi absoluut temp. T2 jahuti abs. Temp. II termodünaamika printsiip 1. soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale 2. suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekust mitte korrastatule 3. loodus püüab üle minna vähemtõenäolisest olekult tõenäolisemale 4. suletub süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab Entroopia 1. suurus mis iseloomustab energia kvaliteeti 2. suurus, mis iseloomustab termodünaamilise süsteemi kaugust tasakaalulisest ja tasakaalutust 3
Termodünaamika lühikonspekt Soojusjuhtivuse põhiseadus: Mida rohkem temperatuur mingis suunas muutub ,seda rohkem soojus selles suunas levib. Difusiooniks nimetatakse mingit tüüpi osakeste liikumist sealt, kus neid on palju, ära sinna, kus neid on vähem (kontsentratsiooni vähenemise suunas). Termodünaamika (TD) uurib soojusnähtusi, tundmata huvi nende põhjuse vastu mikrotasemel. Ta uurib eelkõige tingimusi, millel soojus võib minna ühelt kehalt teisele. Kaks keha (ainekogust) on termodünaamilises tasakaalus, kui soojus ühelt teisele ei lähe (ehkki võiks minna). Kui kaks keha on TD tasakaalus, siis on neil sama temperatuur. Soojusmasin on seade, mis muundab soojust tööks. Soojusmasin võtab kuumalt kehalt (soojendilt) soojushulga Q1 , muudab osa sellest mehaaniliseks tööks A ning annab ülejäänud osa Q2 ära külmemale kehale (jahutile). Soojusmasina kasutegur = A / Q1 = (Q1 - Q2) / Q1 . Carnot' tsükkel (ringprotsess) koosneb kahest isotermi...
ümberpaiknemisega. 9. Mis moodi antakse soojust üle soojuskiirguse puhul? Soe keha võib anda oma energiat külmemale ka läbi vaakumi ( täieliku tühjuse ). Sellist siseenergia ülekandmist nim. soojuskiirguseks. 10. Sõnasta soojusliku tasakaalu tingimus suletud süsteemis soojusülekande korral. Suletud süsteemis soojusülekande protsessis on soojema keha poolt ära antav soojushulk alati sama suur kui külmema poolt saadav ehk : Q1+Q2Q3 =0 11. Sõnasta termodünaamika I seadus Süsteemi siseenergia muutus on võrdne süsteemile antava soojushula Q ja süsteemi poolt välisjõudude ületamiseks tehtava töö A vahega. 12. Millistest füüsikalistest suurustest ja kuidas sõltub gaasi poolt isobaarilisel paisumisel tehtav töö? Gaasi temperatuur on võrdeline ruumala, seega gaasi temperatuuri suurenemisel (siseenergia suurenemisel) gaas paisub. Paisumisel teeb gaas aga tööd. Gaasile antav soojus jaguneb siseenergia suurenemise T ja töö V vahel. 13
Termodünaamika 2. printsiip Termodünaamika teise printsiibi põhimõte seisneb looduslike protsesside kindlas suunas. Tõestada termodünaamika printsiipe ei saa, aga need põhinevad igapäevastest kogemustest tehtud järeldustel. Sisu seisneb looduslike protsesside kindlas suunas. Tihtipeale ei pane mõtle me nendele protsessidele sellise nurga alt, kuna tegu on väga loogilise asjade kulgemisega. Erinevad teadlased on seda printsiipi erinevalt ka sõnastanud ja selle kohta saab tuua mitmed näiteid. Rudolf Clausiuse sõnastus kõlab nii: soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale
Termodünaamika 2. printsiip Termodünaamika teise printsiibi põhimõte seisneb looduslike protsesside kindlas suunas. Tõestada termodünaamika printsiipe ei saa, aga need põhinevad inimkonna kogemustest tehtud järeldustel. Meie argielu on ümbritsetud selliste protsessidega, kuigi me võib-olla neid ei tajugi ja võtame kui tavalisi igapäevaseid asju nagu näiteks ahjust tulenev soojus või toidu lõhn. Kuigi nüüdisajaks ole veel selle printsiibi üldist ja kõikehõlmavat sõnastust on mitmed teadlased seda printsiipi erinevalt ka sõnastanud ja selle kohta saab tuua mitmed näiteid.
1. Termodünaamika on soojusnähtuste makrokäsitlus, mis tugineb kahele mittetõestavale printsiibile: termodünaamika esimesele ja teisele printsiibile. Termodünaamika on teadusharu, mis käsitleb soojusülekandega seotud kõige üldisemaid seaduspärasusi. 1.printsiip väljendab sisuliselt energia jäävuse seadust. Kui soe ja külm keha kokkupanna siis mingi aja jooksul võrdsustub temperatuur. 2.printsiip. Looduses kulgevad iseeneslikud protsessid kindlas suunas. Soojus ülekanne toimub iseeneslikult soojemalt kehalt külmemale 2. Gaasi töö valem: A = p·V Gaasile mõjuvate välisjõudude töö valem: A = -p·V
Kordamisküsimused eksamiks Põhimõisted ja 1 seadus 1. Selgitage järgmisi keemilise termodünaamika põhimõisted :termodünaamiline süsteem, tasakaal,temperatuur. Kuidas on defineeritud absoluutne temperatuuriskaala? 2. Energia. Töö. Soojus. Seos nende vahel. Mis kujutab endast 3. Soojusmahtuvus. Cp ja Cv vaheline seos. Mis kujutab endast 4. Iseloomustage pööratavaid ja mittepööratavaid protsesse paisumise ja kokkusurumise näite abil. graafik 5. Töö, soojuse ja siseenergia arvutamine ideaalgaasile isotermilise, isokoorilise ja isobaarilise protsessi korral. Arvutus isotermiline 6
molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju. Molekulid on punktmassid; molekulide põrked anuma seintega on elastsed; molekulide vahel ei ole vastastikmõjusid, puuduvad tõmbe ja tõukejõud 5. Temperatuur makrokäsitluses – suurus, mis iseloomustab keha soojusliku seisundit Temperatuur mikrokäsitluses – iseloomustab molekulide keskmist kineetilist energiat Absoluutne 0kraadi – molekulid ei liigu ning langevad raskusjõu mõjul anuma põhja 6. Termodünaamika – teadusharu, mis uurib soojusnähtusi eeldamata aine molekulaarset ehitust. 7. Soojusvahetus – protsess, kus üks keha annab soojust ja teine keha saab soojust juurde 8. Termodünaamiline süsteem – Kehade süsteem, mis vahetavad soojust 9. Ideaalse gaasi olekuvõrrand: pV = m/M*RT 10. Isoprotsess – Protsess, kus üks olekuparameeter kolmest jääb muutumatuks Jagunevad: Isobaariline – protsess, kus muutumatuks jääb rõhk[p=const], näide: gaasi
Termodünaamika käsitleb põhiliselt soojusülekannet ja soojuse muundamist tööks. Masinad, mis muundavad soojuse tööks nim. soojusemasinateks. Aine erisoojus on soojushulk, mis on vajalik 1 kg aine temp. tõstmiseks 1 K võrra. Keha siseenergiat saab muuta kahel viisil:juurdevõi äraantava soojushulga kaudu või tööga,mida välisjõud teevad süsteemisjõudude vastu. Termodünaamika esimene printsiip: termodünaamilisele süsteemile juurde antav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Termodünaamika teine printsiip: soojus ei saa üle kanduda külmemalt kehalt soojemale ilma, et sellega kaasneks teisi muutusi nendes kehades või neid ümbritsevates teistes kehades. Masin,mis teeb tööd enegiat kasutamata nim. perpetuum mobile ehk igiliikur. Isobaarse protsessi puhul on gaasi absoluutne temp. võrdeline ruumalaga. Soojusmasin saab töötada ainult siis, kui on on olemas soojusallikas ehk ...
Lisa füüsika KT 1.Klassikalise mehhaanika põhi ülesanne. 2.Soojusliku ja mehhaanilise maailma pildi erinevused ( mida uut tõi soojus maailma) . 3.Mida uurib termodünaamika? 4.Molekulaarkineetilise teooria põhialused. (3) 5. Nimeta mõned teadlased, kes uurisid soojusdünaamikat. 6.Termodünaamika 1. ja 2. seadus/printsiip. 7. Mis on entroopia? 8. Soojusjuhtivus, soojuskiirgus, soojusülekanne, konvektsioon. 9.Mis on temperatuur? 10. Küsimuste lehelt ,,miks" küsimused. 1. Klassikalise mehhaanika põhiülesandeks on leida keha asukoht ruumis igal ajahetkel. 2. Mehhaanilises maailmapildis- keha tasandil, vastastikmõju, pöörduvad protsessid.
Termodünaamika 1. printsiip: termodünaamilisele süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemisiseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Q=DU+A, kus Q-soojushulk; DU-siseenergia muut; A- gaasi töö (J). A=-pV; U=Q+A', kus A'=V [A=N(W)t] Soojushulga arvutamise valem: (1)Q=cmT(T2-T1), kus Q- soojushulk(J); c-aine eritegur (J/kgK); m-mass(kg); T-tº muut (aine erisoojus näitab, mis kulub ühe kilogrammi selle aine tº tõstmiseks ühe K võrra) (2)Q=m, kus - aine sulamissoojus(J/kg)(3) Q=Lm, kus L- aine aurustumissoojus (näitab hulka, mis kulub ühe selle aine kg aurustamiseks) Termodünaamika 2.printsiip: Kui süsteem läheb ühest olekust teise, siis tema entroopia kasvab. dS=dQ/T , kus dS- entroopia muut; dQ-soojushulk; T-absoluutne tº Gaaside isohooriline erisoojuse valem: Cv=iR/2M, kus Cv- isohooriline erisoojus (J/kgK); R-8.31; molaar ja vabadus Gaaside isobaariline erisoojuse valem: Cp=(i+2)R/2M, kus Cp-i...
FÜÜSIKA Soojusõpetus Isoprotsesside käigus üks olekuparameeter (p-rõhk, V-ruumala, T-temperatuur) ei muutu. Üks olekuparam. võib konstantseks jääda. 3liiki: isobaariline(muutumatu-p), isohooriline(muutum.-V), isotermiline(muutum.-T). pV = const. seletatavad nähtused: gaasi kuumutamine kinnises balloonis on isohooriline protsess., väikeste õhumullide ruumala sõltuvus rõhust vee all on isotermiline prots., Gaasi kuumutamine liikuva kolviga anumas, kui kolvi peal on raskus, on isobaariline prots. Reaalse gaasi molekule ei käsitleta punktmassina ja arvestatakse molekulide vahel mõjuvat tõmbejõudu. Ideealne gaas:1.molekulid on punktmassid, 2. põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed, 3. molekulide vahel pole vastastikmõju. Soojusülekande liigid on:1.soojusjuhtivus - soojus kandub osakeslt osakesle ilma, et aine ümber paigutuks. Nt kuumas kohvis läheb metalli...
(1824 1907) · William Thomson, tuntud kui lord Kelvin. · Iiri-soti füüsik, matemaatik ja insener. · Tuntakse eelkõige oma termodünaamika-, elektri- ja matemaatikaalaste tööde järgi. · Thomson võttis kasutusele absoluutse temperatuuri mõiste ja koostas temperatuuriskaala, mille kraad võrdub Celsiuse skaala kraadiga, kuid alguspunkt märgib absoluutset nulltemperatuuri ( 273,15ºC). · Thomson sõnastas ümber termodünaamika teise seaduse ning avastas termoelektrilise nähtuse, mis sai nimeks Thomsoni efekt. · Osales USA ja Euroopa vahelise kaabli paigaldamises. · Tema järgi on oma nime saanud temperatuuri mõõtühik kelvin. Ludwig Boltzmann (1844 1906) · Austria füüsik, üks molekulaarkineetilise teooria rajajaid. · Boltzmann arendas edasi Maxwelli elektromagnetväljateooriat ja aitas seda populariseerida.
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).Paisumisel on gaasi töö positiivne.(Välisjõudude töö neg.) Kokkusurumisel on gaasi töö neg. ja välisjõudude töö pos. Siseenergia. Ideaalsel gaasil puudub siseenergial vastustikmõju energia.. Ideaalse gaasi siseenerga koosneb:Koostisosakeste
· Lainevõrrand kirjeldab füüsikaliste lainete levikut, . · 10. Superpositsiooni printsiip. Seisevlaine. · Lainete liitumisel kehtib superpositsiooni printsiip, mille kohaselt nad liituvad üksteist häirimata. Lainete liitumisefektide üheks näiteks on seisevlaine, mis saadakse kahe vastassuunalise sama amplituudiga laine liitumisel: , kus seisevlaine amplituud väärtus sõltub asukohast. Seisevlaine sagedusspekter on diskreetne. · III. Molekulaarfüüsika ja termodünaamika. · 1. Termodünaamiline ja statistiline uurimismeetod. · Termodünaamika uurib suurest arvust osakestest koosnevaid süsteeme kui makrosüsteeme, kirjeldades nende soojuslikke omadusi makroparameetrite (rõhk p, ruumala V, temperatuur T) abil. · Molekulaarfüüsika uurib aine ehitust lähtudes molekulaarkineetilisest vaatepunktist. Kõik ained koosnevad aatomitest ja molekulidest
Seosed nende keskväärtuste vahel määravad makroskoopilistes kehades toimuvad soojusnähtused. Teise võimaluse nimi on termodünaamiline meetod. Selle meetodi idee on selles, et aine omadusi saab uurida ilma aine ehitusse tungimata. Soojusnähtusi on võimalik kirjeldada niisuguste füüsikaliste suuruste abil nagu ruumala, rõhk ja temperatuur. Neid suurusi on võimalik registreerida mõõteriistadega nagu termomeeter, manomeeter jne. Kogu termodünaamika olemus seisneb seadustes, mida nimetatakse termodünaamika seadusteks. Molekulaarfüüsika aluse moodustab gaaside molekulaar-kineetiline teooria. See teooria selgitab makroskoopilistes kehades toimuvaid soojusnähtusi ja kehade sisemisi omadusi tuginedes sellele, et kõik kehad, tahked, vedelad ja gaasilised koosnevad kaootiliselt liikuvatest osakestest mis on teineteisega pidevas vastastikmõjus. Küsimused. 1. Millisel viisil saab kirjeldada süsteemi molekulaarfüüsikas? 2
Energia Molekulidevahelised interaktsioonid Termodünaamika põhialused Termodünaamika ehk soojusõpetus Bioenergeetika on termodünaamika üheks osaks Süsteem: isoleeritud, suletud, avatud Siseenergia E (J): kõike energia liigid, mis võivad muutuda keemiliste ja füüsikaliste protsesside käigus Siseenergia on olekufunktsioon sõltub ainult süsteemi olekust ja mitte sellest kuidas süsteem antud olekusse on jõudnud Keskendutakse eelkõige muutustele . Muutus tähendab erinevust süsteemi lõppoleku ja algoleku vahel. Näiteks E = E(lõppolek) E(algolek)
Termodünaamika kirjeldab ainete omadusi ilma aine siseehitusse tungimata, kasutades makroparameetreid (ainehulk) on termodünaamika aluseks printsiibid, I printsiip süsteemile juurde antev soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu (paisumine), II printsiip suletud süsteemi soojusliku protsessi tulemusena entriipia kasvab, temp väheneb (soojus ülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale), siseenergia moodustub molekulide kineetilisest ja potensiaalsest energiast (olek, temp), soojusülekanne siseenergia levimine
J/kg 12. Aurumine ja kondenseerumine ( mõisted, arvutusvalem ) Üleminek mis olekust mis olekusse? Q= L*m 13. Mida näitab aurumissoojus ( keemissoojus ) ? Soojushulk, mis on vajalik 1kg aine aurustamiseks jääval temperatuuril. Kui jäävad temp-ks on keemistemperatuur, siis on L ka keemissoojus. J/ks 14. Põlemine ( mõiste, valem ) Põlemine on oksüdatsiooniprotsess. Q=km 15. Mida näitab kütteväärtus? Soojushulk, mis vabaneb 1kg kütuse täielikul põlemisel. 16. Termodünaamika I seadus ( sõnastus, valem ) Süsteemile antud soojushulga arvel suureneb tema siseenergia ning süsteem teeb pärisjõudude ületamiseks tööd. Q=delta U+A 17. Termodünaamika II seadus ( vali üks sõnastus ) Pole võimalik masin, mis töötaks ainult teise keha arvelt. 18. Pööratav protsess ( mõiste, näide ) Protsess, mida saab tagasi pöörata. Vesi ja jää 19. Pöördumatu protsess ( mõiste, näide ) Protsess toimub ainult ühes suunas. Vananemine 20. Mis on adiabaatiline protsess
4200J/kg C soojust. · Sulamine ja tahkumine: Q= m , -lambda · Sulamissoojus- Q- mis on vajalik 1 kh aine sulatamiseks tema sulamistemp. · Aurumine ja kondenseerumine Q=Lm · L-aurustumissoojus-Q, mis on vajalik 1 kg aine aurustumiseks jääval temp. Kui jäävaks temp. On võetud keemis temp, siis nim suurust L ka keemissoojuseks · Põlemine Q=km · Kütteväärtus- soojushulk, mis vabaneb 1kg kütuse täielikul ära põlemisel · Termodünaamika I seadus- Termodünaamika on soojusnähtuse teooria, milles ei arvestata kehade molekulaarset ehitust. I seadus- süsteemile antud Q-ga arvelt suureneb tema siseenergia ja süsteem teeb välisjõudude ületamiseks tööd. Q=(delta)U+A · Termodünaamika II seadus Pole võimalik luua sellist masinat, mis töötaks ainult teise keha arvelt · Pööratav protsess- protsess, mida saab tagasi keerata ( jää sulatamine ja vee külmetamine)
1) Nimetada termodünaamika 3 printsiipi: Termodünaamika esimene printsiip on energia jäävuse seadus, millest järeldub siseenergia U kui olekufunktsiooni olemasolu. Kui ainehulk on jääv, siis siseenergia muutus U=Q- W, kus Q on süsteemi sisestatud soojushulk ja W süsteemi tehtud töö. Termodünaamika teine printsiip määrab iseeneslike protsesside suuna. Klassikalised sõnastused, mille kohaselt soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale ja ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat soojusjõumasinat, mille tegevuse ainus tulemus on soojuse muundumine tööks Termodünaamika kolmas printsiip määrab termodünaamilises tasakaalus olevate süsteemide käitumise absoluutse nullpunkti ligidal: tasakaalulises süsteemis on entroopia absoluutse
Füüsika 10. klassile _____________________________________________________________________ Molekulaarfüüsika - ja termodünaamika alused Ettevalmistus kontrolltööks 1. Missugustel väidetel põhineb molekulaarkineetiline teooria? · Aine koosneb molekulidest · Osakesed on pidevas liikumises · Osakestele mõjuvad tõmbe- või tõukejõud 2. Mis on soojusliikumine? Molekulide, aatomite ja elektronide korrapäratut liikumist nimetatakse soojusliikumiseks. 3. Miks muutub molekulide kineetiline energia?
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
· molekulide potentsiaalne energia, · aatomite summaarne potentsiaalne energia molekulides NB! Termodünaamiliste süsteemide siseenergia on aatomite, molekulide mehaaniliste energiate summa Termodünaamika esimene seadus energia jäävuse seadus termodünaamiliste süsteemide jaoks - väidab, et kõikides protsessides, milles süsteem osaleb: U=Q-W Siin on väga tähtis tähele panna, et siseenergia on olekufunktsioon, soojusvahetus ja töö on protsessid Võrrelge termodünaamika esimest seadust (energia jäävuse seadust) mehaanilise energia jäävuse seadusega potentsiaalse ja kineetilise energia asemel on siin siseenergia ning soojusvahetus ja töö. Olekufunktsioonide kombinatsioonid on samuti olekufunktsioonid Defineerime uue olekufunktsiooni entalpia H=U+pV Mis on entalpia füüsikaline mõte (konstantsel rõhul p=const)? Hp=U+pV Võrdleme seda termodünaamika esimese seadusega, mis kehtib ka konstantsel rõhul: U=Q-W Q=U+W. Siit on selge, et Qp=Hp
78. Mis on lainete difraktsioon ja millise printsiibiga seda seletatakse? Tehke seletav joonis. 79. Millised on Einsteini erirelatiivsusteooria kaks postulaati? 80. Lähtudes sündmuse definitsioonist ja Galilei teisendustest, tuletage erirelatiivsusteooria koordinaatide teisendusvalemid.? 81. Lähtudes koordinaatide teisendusest, tuletada erirelatiivsusteooria aegade teisendusvalemid. 82. Mida uurib molekulaarfüüsika? Mida uurib termodünaamika? 85. Mis on aatommass, molekulmass, mool ja molaarmass? 86. Mis on ideaalne gaas? 87. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isotermilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 88. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isohoorilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 89. Lähtudes ideaalse gaasi olekuvõrrandist, leidke seos isobaarilise protsessi oleku kirjeldamiseks. Tehke graafik. 90
Termodünaamika alused Termodünaamika kirjeldab ainete omadusi ilma aine siseehitusse tungimata. Kasutab makroparameetreid ja termodünaamika aluseks on põhiseadused ehk printsiibid. Siseenergiaks nimetatakse aine molekulide kineetilise ja potsensiaalse energia summat. Siseenergiat saab muuta mehaanilise tööga või soojusülekandega. Soojusülekandes levib siseenergia soojemalt kehalt külmemale. Soojema keha siseenergia väheneb ja külmema kehal suureneb. Soojusülekanne kestab seni kuni temperatuurid on ühtlustunud. Soojusülekande liigid: konvektsioon- sü, kus energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu. Soojusjuhtivus- sü, kus energia levib ühelt aineosakeselt teisele molekulide liikumise tõttu, ilma et keha ümber paikneks. Soojuskiirgus- sü, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ...
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
