Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Energia okolo nás Dávid Hladký, základné vlastnosti kvapalín - Coggle…
Energia okolo nás
Dávid Hladký
Kinetická teória stavby látok
Látky aj pri svojom vonkajšom spojitom vzhľade majú istú vnútornú štruktúru.
Koncom 19. storočia vznikla kinetická teória stavby látok.
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.
Tri poznatky kinetickej teórie stavby látok:
Látka akéhokoľvek skupenstva sa skladá z častíc - molekúl, atómov alebo iónov.
Priestor, ktorý teleso z danej látky zaberá, nie je týmito časticami bez zvyšku vyplnený. Látka má nespojitú (diskrétnu) štruktúru
Častice v látke sa pohybujú, ich pohyb je ustavičný a neusporiadaný (chaotický).
Tepelný pohyb - pohyb častíc rýchlosťami rozličných smerov a veľkostí.
Difúzia - samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky.
Tlak plynu - zrážky molekúl plynu s molekulami vnútorných stien nádoby.
Častice na seba navzájom pôsobia príťažlivými a súčasne odpudivými silami.
Model plynnej látky
molekuly plynu sa skladajú z atómov
stredné vzdialenosti molekúl za normálnych podmienok v porovnaní s rozmermi molekúl sú veľké
molekuly sa ustavične chaoticky pohybujú
zmena rýchlosti nastáva zrážkami molekúl s inými molekulami
Model pevnej látky
väčšina má častice pravidelne usporiadané
príťažlivé sily medzi časticami spôsobujú stály tvar a objem telies z pevnej látky
častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh
Model kvapalnej látky
kvapaliny sa vyznačujú istou usporiadanosťou, ale iba na krátku vzdialenosť
poloha molekuly kvapaliny sa s časom mení, čím je teplota kvapaliny vyššia, tým častejšie
preskoky molekúl pri pôsobení vonkajšej sily kvapalinu sú prevažne v smere pôsobiacej sily. Preto je kvapalina tekutá a nezachováva si svoj tvar.
Ideálny plyn
Pri odvodzovaní zákonov platných pre plyn je často vhodné nahradiť plyn (napr. kyslík, dusík) zjednodušeným modelom, ktorý nazývame ideálny plyn.
Rozmery molekúl ideálneho plynu sú zanedbateľne malé v porovnaní so strednou vzdialenosťou molekúl.
Molekuly ideálneho plynu nepôsobia na seba navzájom príťažlivými silami.
Vzájomné zrážky molekúl ideálneho plynu a zrážky molekúl so stenou nádoby sú dokonale pružné.
Vnútorná energia ideálneho plynu s dvojatómovými
molekulami:
Energia sústavy molekúl sa rovná súčtu kinetická energia posuvného pohybu molekúl a energie ich rotačného a kmitavého pohybu. Potenciálna energia sústavy molekúl je nulová.
Kinetická energia molekuly s rýchlosťou vi je vyjadrená vzťahom:
Kinetická energia N1 molekúl s rýchlosťou vi:
Stredná kvadratická rýchlosť
Stredná kvadratická rýchlosť a teplota plynu
Tlak plynu z hľadiska molekulovej fyziky
Nárazy molekúl plynu na stenu s obsahom S sa prejavujú ako tlaková sila F.
Tlak plynu v danom okamihu je vyjadrený podiel veľkosti tlakovej sily F a obsahu S.
Fluktuácia tlaku počet dopadajúcich molekúl a ich rýchlosti sa menia
Tlak plynu nie je konštantný, ale kolíše okolo strednej
hodnoty ps.
Hustota molekúl - číselne udáva počet molekúl v jednotkovom objeme.
Nádoba s objemom V obsahuje N rovnakých molekúl s hmotnosťou mo.
Tlak plynu
Zmena hybnosti molekuly pri kolmom dopade:
Zrážky molekúl so stenami nádoby sú dokonale pružné,
rýchlosť pohybu molekuly pred a po náraze je rovnaká
Adiabatický dej
je dej, pri ktorom je plyn tepelne izolovaný
Pri adiabatickom deji neprebieha tepelná výmena medzi plynom a okolím
Pri adiabatickej kompresii vonkajšia sila koná prácu,
teplota plynu a jeho vnútorná energia sa zväčšujú
stlačenie
Pri adiabatickej expanzii prácu koná plyn, teplota plynu a jeho vnútorná energia sa zmenšujú.
rozpínanie
Adiabatický dej s ideálnym plynom
Graf vyjadrujúci tlak plynu ako funkciu jeho objemu
Adiabatické deje v technickej praxi
vo vznetových motoroch sa adiabatickou kompresiou zvýši teplota vzduchu na zápalnú teplotu nafty, ktorá sa po vstreknutí do horúceho vzduchu vznieti.
ochladenie plynu adiabatickou expanziou sa využíva na získavanie nízkych teplôt.
základné vlastnosti kvapalín
spoločný názov pre kvapaliny - tekutiny
vlastnosti kvapalín
tekutosť
Kvapaliny nemajú stály tvar, nadobúdajú tvar nádoby,
do ktorej boli naliate
voľná hladina na voľnom povrchu
vnútorné trenie (viskozita),
Vnútorné trenie je príčinou rozdielnej tekutosti kvapalín
stlačiteľnosť
Kvapaliny sú veľmi málo stlačiteľné
tlakové sily v kvapalinách
Tlakové sily pôsobia kolmo na ľubovoľnú plochu.
povrchová vrstva kvapaliny
Sféra molekulového pôsobenia
je oblasť v okolí molekuly, v ktorej sa prejavuje medzimolekulové silové pôsobenie
Povrchová vrstva
je vrstva molekúl, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako rm
Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve kvapaliny pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou, ktorá má smer dovnútra kvapaliny.
Povrchová energia
je energia povrchovej vrstvy kvapaliny. Je jednou zo zložiek vnútornej energie kvapaliny
Pri posunutí molekuly zvnútra kvapaliny do jej povrchovej vrstvy treba vykonať prácu, o ktorú sa zväčší jej energia. Molekula v povrchovej vrstve má väčšiu energiu.
Po preliatí kvapaliny do inej nádoby sa zmení povrch kvapaliny daného objemu o S...
So zmenou obsahu povrchu kvapaliny sa zmení aj energia
povrchovej vrstvy o hodnotu alfaE.
Kvapalina daného objemu má snahu nadobúdať taký tvar, aby jej povrch bol najmenší a tým bola minimálna povrchová energia.
Voľné kvapky napr. hmly, alebo rosy majú guľovitý tvar. Guľa má pri danom objeme najmenší obsah povrchu
