Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
UČIVÁ FYZIKA 2. ROČNÍK ( 2. POLROK) - Coggle Diagram
UČIVÁ FYZIKA 2. ROČNÍK ( 2. POLROK)
KALORIMETER
zákona zachovania energi
e- celková energia
izolovanej sústavy je stála ( chladnička, termoska, termotaška)
KALORIMETER
- je tepelne izolovaná kovová nádoba s teplomerom a miešačkou.
Tepelný izolátor je vzduch, polystyrén, ...
Do kalorimetra dáme kvapalinu a do nej kovové teleso
Tepelná výmena bude prebiehať dovtedy, pokiaľ nenastane rovnovážny stav s výslednou teplotou tV
m2- hmotnosť vody
cv - merná tepelná kapacita vody
t2 - teplota vody
m1- hmotnosť telesa
ct - merná tepelná kapacita telesa
t1 - teplota telesa
Voda teplo prijíma, teleso teplo odovzdáva.
Q1 - teplo odovzdané telesom
Q2 - teplo prijaté vodou
Teplo prijaté vodou sa rovná teplu odovzdanému telesom
c1m1 (t1 – t) = c2 m2 (t – t2)
Kalorimetrická rovnica
- vyjadruje zákon zachovania
energie pre tepelnú výmenu v kalorimetri ( Od hmotnosti telesa · Od mernej tepelnej kapacity telesa · Od rozdielu konečnej a začiatočnej teploty)
Ak berieme do úvahy aj teplo prijaté kalorimetrom...
Podľa kalorimetrickej rovnice možno určiť mernú
tepelnú kapacitu c
látky, ak poznáme mernú tepelnú kapacitu druhej látky a ostatné veličiny odmeriame
ct m1 (t1 – tv) = cv m2 (tv – t2) + ck mk (tv – t2)
PRVÝ TERMODINAMICKÝ ZÁKON
Plyn v nádobe s teplotou t1:
stláčame piestom,
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
Prvý termodynamický zákon
Prírastok vnútornej energie sústavy ΔU sa rovná súčtu:
práce W vykonanej okolitými telesami, ktoré pôsobia na sústavu silami,
a tepla Q odovzdaného okolitými telesami sústave
Teplo Q dodané sústave sa rovná súčtu prírastku jej vnútornej energie ΔU a práce W/, ktorú vykoná sústava
Môžu nastať situácie, že sústava:
energiu prijíma,
energiu odovzdáva
Ak sústava energiu prijíma, jej vnútorná energia sa zväčšuje. Ak sústava energiu odovzdáva, jej vnútorná energia sa zmenšuje
W-práca vykonaná telesami, pôsobiacimi na sústavu silami.
W/-práca vykonaná sústavou, pôsobiacou na okolité telesá.
Práca vykonaná sústavou je opačného znamienka ako
práca vykonaná vonkajšími silami.
IDEÁLNY PLYN
Pri odvodzovaní zákonov platných pre plyn je často vhodné nahradiť plyn (napr. kyslík, dusík) zjednodušeným modelom, ktorý nazývame i
deálny plyn
Ideálny plyn:
Rozmery molekúl ideálneho plynu sú zanedbateľne malé v porovnaní so strednou vzdialenosťou molekúl
Kyslík O2 pri teplote t=0oC a tlaku p=101325 Pa:
d = 0,364 nm,
h = 6,3 nm.
Molekuly ideálneho plynu nepôsobia na seba navzájom príťažlivými silami
Vzájomné zrážky molekúl ideálneho plynu a zrážky molekúl so stenou nádoby sú dokonale pružné
Rýchlosť molekuly pre nárazom a po náraze sú rovnaké.
Vnútorná energia ideálneho plynu s dvojatómovými
molekulami:
Energia sústavy molekúl sa rovná súčtu kinetických energií posuvného pohybu molekúl a energie ich rotačného a kmitavého pohybu. Potenciálna energia sústavy molekúl je nulová
Plyn v nádobe obsahuje N molekúl hmotnosti m0
N - počet molekúl s rýchlosťou v
Kinetická energia molekuly s rýchlosťou vi je vyjadrená vzťahom:
Kinetická energia N1 molekúl s rýchlosťou vi:
Kinetická energia všetkých N molekúl:
N - je celkový počet molekúl
Stredná kvadratická rýchlosť
Druhá mocnina strednej kvadratickej rýchlosti sa rovná súčtu druhých mocnín rýchlostí všetkých molekúl delených počtom molekúl. Stredná kvadratická rýchlosť je rýchlosť, ktorou ak nahradíme rýchlosti pohybu všetkých molekúl, celková kinetická energia molekúl sa nezmení
Stredná kvadratická rýchlosť a teplota plynu...
m0 - hmotnosť molekuly
T - termodynamická teplota plynu
k - Boltzmanova konštanta (k=1,38.10-23J.K-1)
STAVOVÁ ROVNICA IDEÁLNEHO PLYNU
Je zložený z častíc, ktoré sa navzájom môžu pružne zrážať
T - termodynamická teplota
p - tlak
V - objem
N - počet molekul
m - hmotnost plynu
n - látkové množství
Stavová rovnice pro ideální plyn vyjadřuje vztah medzi stavovými veličinami.
Stavová rovnica
sa odvádza pomocou kinetickej teórie plynov. Najdôležitejšie je si uvedomiť, že tlak plynu je daný odrazmi jeho molekúl od stien nádoby a hľadať rýchlosti, ktorými sa tieto molekuly pohybujú (a odrážajú). Celé odvodenie je však pomerne komplikované.
Stavová rovnica ideálneho plynu sa niekedy zapisuje v trochu inom tvare, kedy je počet častíc
N
, nahradený ich látkovým množstvom
n
. Rovnica má potom tvar :
pV/T=konst
Izochorický dej
pri stálom objeme je podiel tlaku a termodynamickej teploty ideálneho plynu konštantný. V= konš.
izotermický dej
pri stálej teplote je súčin
tlaku a objemu ideálneho plynu konštantný. T= konšt.
izobarický dej
pri stálom tlaku je podiel objemu a termodynamickej teploty ideálneho plynu konštantný. .p=konšt.
Termodynamický systém
je ohraničená makroskopická oblasťpriestoru, t.j. je to systém skladajúcisa z veľmiveľa mikroskopických objektov. V stave termodynamickej rovnováhy sú stavové parametre, čo je minimálny počet makroskopických parametrovúplneurčujúcich stav systému, v každejmakroskopickej časti systému časovo stále. V tomto stave nie sú v systéme celkové toky hmoty a energie, fázové zmeny a hnacie sily
KRUHOVÝ TEPELNÝ DEJ
Plyn uzavretý vo valci s pohyblivým piestom, môže konať prácu iba pri zväčšovaní objemu. Práca plynu má ohraničenú veľkosť. Ak sa po ukončení expanzie plyn vráti do pôvodného stavu, môže opäť konať prácu..
1 → 2 izochorické zohrievanie
2 → 3 izotermická expanzia
3 → 4 izochorické ochladzovanie
4 → 1 izotermická kompresia
Kruhový (cyklický) dej
- je dej, pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom
W1 - práca vykonaná plynom pri izotermickej expanzii
W2 - práca vykonaná vonkajšími silami pri izotermickej kompresii
Práca
, ktorú môže vykonať
plyn
uzavretý vo valci s pohyblivým piestom pri zväčšovaní objemu, má ohraničenú veľkosť. Objem plynu sa nemôže ustavične zväčšovať.
Druhý termochemický zákon
Reakčné teplo určitej reakcie nezávisí od spôsobu jej priebehu, ale len od začiatočného a konečného stavu sústavy. To znamená, že reakčné teplo celkovej reakcie je nezávislé od toho či sa reakcia uskutoční naraz, alebo či prebieha po krokoch cez čiastkové reakcie.
ΔH = ΔH1 + ΔH2
VLASTNOSTI KVAPALÍN
kvapaliny a plyny = tekutiny
tekutosť
-Kvapaliny nemajú stály tvar, nadobúdajú tvar nádoby,
do ktorej boli naliate.
Vlastnosti kvapalín:
tekutosť,
voľná hladina na voľnom povrchu,
vnútorné trenie (viskozita),
stlačiteľnosť,
tlakové sily v kvapalinách,
kapilárne javy.
voľná hladina na voľnom povrchu
,- Voľná hladina v pokoji je kolmá na tiažovú silu.
Ak zanedbáme nepodstatné vlastnosti...
Ideálna kvapalina:
zanedbávame molekulovú štruktúru,
je bez vnútorného trenia, preto je dokonale tekutá, považujeme ju za nestlačiteľnú.
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.
kapilárne javy.
-
Kapilarita
- prevýšenie hladiny kvapaliny v kapiláre.
Kapilarita
- zníženie hladiny kvapaliny v kapiláre.
Pascalov zákon.
dodatočný tlak pôsobiaci v nejakom bode kvapaliny umiestnenej v pevne uzavretej nádobe spôsobí rovnako veľké zvýšenie tlaku kvapaliny v každej časti tejto kvapaliny.
TLAK V KVAPALINÁCH
Brownov pohyb-
Častice kvapaliny konajú ustavičný chaotický pohyb.
-
Difúzia
je samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky.
Stav kvapaliny v pokoji v istom mieste určuje veličina
tlak.
Tlaková sila F je spôsobená nárazmi častíc na plochu
S, ktorá je v styku s kvapalinou.
Tlak v kvapaline v pokoji môže byť spôsobený:
vonkajšou silou,
Na rovinnú plochu S uzavretého objemu kvapaliny
pôsobí kolmo sila F ...
Tlak v kvapaline v pokoji môže byť spôsobený:
vonkajšou silou,
Priblížením molekúl pôsobia väčšie odpudivé medzi-
molekulárne sily...
Pascalov zákon:
Ak pôsobí vonkajšia sila veľkosti F na povrch rovnej plochy s obsahom S uzavretého objemu kvapaliny a žiadne iné sily na kvapalinu nepôsobia, v kvapaline vznikne tlak, ktorý je vo všetkých miestach kvapaliny rovnaký
pôsobený vlastnou tiažovou silou FG
Na jednotlivé molekuly pôsobí tiažová sila FG ...
g-je tiažové zrýchlenie
Tlak spôsobený vlastnou tiažovou silou kvapaliny
je
hydrostatický tlak..
.
Tlakové pomery v kvapaline matematicky zobrazujeme
tlakovým poľom. Tlak je skalár - skalárne pole.
Hydraulický lis
je zariadenie, pomocou ktorého je
možné dosiahnuť niekoľkonásobné zväčšenie sily...
Niekoľkonásobne zväčšuje silu. Zväčšenie sily je dané
pomerom veľkosti plošných obsahov piestov.
ARCHIMEDOV ZÁKON
Tlakové sily vo vodorovnom smere sa navzájom rušia.
Vo zvislom smere je výsledná sila daná rozdielom síl
pôsobiacich na hornú a dolnú podstavu telesa...
Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou hydrostatickou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom inej časti telesa.
p- hustota kvapaliny
V - objem ponorenej časti telesa
g - tiažové zrýchlenie
klesá ku dnu
,- ak je hustota telesa väčšia ako hustota kvapaliny.
Správanie telies v kvapaline:
klesá ku dnu,
vznáša sa,
stúpa k hladine.
vznáša sa,
- ak je hustota telesa rovnaká ako hustota kvapaliny.
stúpa k hladin
e.- ak je hustota telesa menšia ako hustota kvapaliny.
Karteziánček
:
V uzavretej nádobe je skúmavka otočená dnom nahor.
