ENERGIA okolo nás - molekulová fyzika a termodynamika

KINETICKÁ TEÓRIA STAVBY LATOK

Tri poznatky:

  1. Látka akéhokoľvek skupenstva sa skladá z častíc molekúl, atómov alebo iónov

KALORIMETER - je tepelne izolovaná kovová nádoba s teplomerom a miešačom

image

Schéma izoperibolického kalorimetra

1 – nádoba termostatu s vodou

2 – Dewarova nádoba (vlastný kalorimeter)

3 – teplotný senzor

4 – miešadlo

5 – injektor upravený na dávkovanie tuhej vzorky

6 – reakčné prostredie

7 – elektrická špirála na kalibráciu kalorimetra

  1. Častice v látke sa pohybujú, ich pohyb je ustavičný a neusporiadaný /chotický/
    Tepelný pohyb:- pohyb častíc rýchlosťami rozličných smerov a veľkostí.

  1. Častice na seba navzájom pôsobia príťažlivými a súčasne odpudivými silami

Látky aj pri svojom vonkajšom spojitom vzhľade majú istú vnútornú štruktúru.

Molekulová fyzika:

študuje vlastnosti látok s použitím kinetickej teórie stavby látok

Vychádza z vnútornej štruktúry látok a ich vlastnosti vysvetľuje ako dôsledok pohybu a vzájomného pôsobenia častíc

Dôkazy neusporiadaného pohybu častíc v látkach:

3. Brownov pohyb

2. Tlak plynu

1. Difúzia * image image

samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky

image

TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA

Wiliam THOMSON anglický fyzik image

image

PRENOS TEPLA image

image

Teplo môže byť prenášané troma spôsobmi:

image PRÚDENIE: Energia je prenášaná na princípe premiešanie časti média s časťou iného média.

image SÁLANIE:Energia je prenášaná prostredníctvom elektromagnetického vlnenia. Príkladom je zahrievanie Zeme slnečnými lúčmi.

image VEDENIE:Energia je prenášaná medzi pevnými látkami alebo statickými kvapalinami na princípe pohybu atómov a molekúl.

image

PLYN

IDEÁLNY PLYN

KRUHOVÝ /cyklický/ DEJ

ADIABATICKÝ DEJ

je dej s ideálnym plynom tepelne izolovaným

PRÁCA VYKONANÁ PLYNOM PRI STALOM A PREMENLIVOM TLAKU

TEPELNÝ DEJ

Izotermický dej - pri ktorom je teplota plynu stála T = konštanta

Izochorický dej - pri ktorom je objem plynu stály.

Izobarický dej - pri ktorom je tlak plynu stály.

image ROBERT BOYLE anglický fyzik

image Alexander CÉZAR CHARLES francúzsky fyzik

image Joseph LOUIS GAY-LUSSAC

Stavová rovnica ideálneho plynu

  • vyjadruje vzťah medzi stavovými veličinami

stavové veličiny - charakterizujú plyn v rovnovážnom stave

T - termodynamická teplota

p - tlak

V - objem

N - počet molekúl

m - hmotnosť plynu

n - látkové množstvo

image

p - tlak plynu

V - objem plynu

N - počet častíc

T - termodynamická teplota

image

Pri adiabatickom deji neprebieha tepelná výmena medzi plynom a okolím.

Poissonov zákon

image

image

image S. D. POISSON francúzsky matematik a fyzik

Graf sa volá adiabata

Pri adiabatickej expanzii prácu koná plyn, teplota plynu a jeho vnútorná energia sa zmenšujú.


Boylov-Mariottov zákon:
Pri izotermickom deji s ideálnym plynom so stálou hmotnosťou je súčin tlaku a objemu plynu stály.


image

Plyn pri zväčšovaní objemu koná prácu

image

image

TEPLOTA je fyzikálna veličina, ktorá opisuje vnútornú energiu telesa. Vyjadruje, do akej miery je nejaké teleso teplé.

značka t

image

Celziova teplotná stupnicou - má dve základné teploty 0°C a 100°C.Medzi týmito teplotami je rozdelené stupnica na sto rovnakých dielikov. Pomocou tejto stupnice meriame na základe zmeny objemu kvapaliny v teplomere Celziovu teplotu t.

Anders CELSIUS švédsky fyzik image

značka °C

image 100°C. - teplota tuhnutia/mrznutia/ vody 0°C. teplota varu vody

Teplota je funkcia stavu látky. Poznáme dve teplotné stupnice.


image

Priebeh deja s ideálnym plynom pri konaní práce:

image

1 → 2 izochorické zohrievanie

2 → 3 izotermická expanzia

3 → 4 izochorické ochladzovanie

4 → 1 izotermická kompresia

je dej, pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom

Telesá sa nachádzajú v rozličných stavoch. Stav skúmaného telesa opisujeme stavovými veličinami - tlak, objem, teplota atď. ...Ak sa časovo nemenia vonkajšie podmienky, v ktorých je sústava, potom sústava po istom čase prejde do rovnovážneho stavu.



Telesám, ktoré sú pri vzájomnom styku v rovnovážnom stave priraďujeme rovnakú teplotu

Ak telesá po uvedení do vzájomného styku menia svoje pôvodné rovnovážne stavy - na začiatku deja mali rozličné teploty


Teplomer: - je porovnávacie teleso, slúžiace na určenie teploty.

využíva poznatok, že so zmenou rovnovážneho stavu sa menia stavové veličiny telesa, napr.: objem, tlak...

  • ortuťový teplomer
  • bimetalický teplomer

jednotka {T}= 1K (kelvin),

základná teplota je teplota rovnovážneho stavu sústavy ľad + voda + nasýtená para

tento rovnovážny stav sa volá trojný bod vody, jeho termodynamická teplota je Tr = 273,16 K,
image

PRVÝ TERMODINAMICKÝ ZÁKON image Prírastok vnútornej energie sústavy DU sa rovná súčtu: - práce W vykonanej okolitými telesami, ktoré pôsobia na sústavu silami

  • a tepla Q odovzdaného okolitými telesami sústave image

image

  • súčasne zohrievame stykom s teplejším telesom, - plyn zväčšuje svoju vnútornú energiu

image

Zmena vnútornej energie plynu nastáva v dôsledku: - práce vykonanej vonkajšou silou, - tepla, ktoré prijme plyn od teplejšieho telesa

click to edit

Ak sústava energiu prijíma, jej vnútorná energia sa zväčšuje

Ak sústava energiu odovzdáva, jej vnútorná energia sa zmenšuje

image