ENERGIA okolo nás - molekulová fyzika a termodynamika
KINETICKÁ TEÓRIA STAVBY LATOK
Tri poznatky:
- Látka akéhokoľvek skupenstva sa skladá z častíc molekúl, atómov alebo iónov
KALORIMETER - je tepelne izolovaná kovová nádoba s teplomerom a miešačom
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
- Častice v látke sa pohybujú, ich pohyb je ustavičný a neusporiadaný /chotický/
Tepelný pohyb:- pohyb častíc rýchlosťami rozličných smerov a veľkostí.
- 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 *
samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky
TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA
Wiliam THOMSON anglický fyzik
PRENOS TEPLA
Teplo môže byť prenášané troma spôsobmi:
PRÚDENIE: Energia je prenášaná na princípe premiešanie časti média s časťou iného média.
SÁLANIE:Energia je prenášaná prostredníctvom elektromagnetického vlnenia. Príkladom je zahrievanie Zeme slnečnými lúčmi.
VEDENIE:Energia je prenášaná medzi pevnými látkami alebo statickými kvapalinami na princípe pohybu atómov a molekúl.
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.
ROBERT BOYLE anglický fyzik
Alexander CÉZAR CHARLES francúzsky fyzik
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
p - tlak plynu
V - objem plynu
N - počet častíc
T - termodynamická teplota
Pri adiabatickom deji neprebieha tepelná výmena medzi plynom a okolím.
Poissonov zákon
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.
Plyn pri zväčšovaní objemu koná prácu
TEPLOTA je fyzikálna veličina, ktorá opisuje vnútornú energiu telesa. Vyjadruje, do akej miery je nejaké teleso teplé.
značka t
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
značka °C
100°C. - teplota tuhnutia/mrznutia/ vody 0°C. teplota varu vody
Teplota je funkcia stavu látky. Poznáme dve teplotné stupnice.
Priebeh deja s ideálnym plynom pri konaní práce:
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,
PRVÝ TERMODINAMICKÝ ZÁKON 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
- súčasne zohrievame stykom s teplejším telesom, - plyn zväčšuje svoju vnútornú energiu
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