UČIVÁ FYZIKA 2. ROČNÍK ( 2. POLROK)

KALORIMETER

zákona zachovania energie- 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

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.

Teplo Q dodané sústave sa rovná súčtu prírastku jej vnútornej energie ΔU a práce W/, ktorú vykoná sústava

IDEÁLNY PLYN

STAVOVÁ ROVNICA IDEÁLNEHO PLYNU

Pri odvodzovaní zákonov platných pre plyn je často vhodné nahradiť plyn (napr. kyslík, dusík) zjednodušeným modelom, ktorý nazývame ideálny plyn

Ideálny plyn:

Rozmery molekúl ideálneho plynu sú zanedbateľne malé v porovnaní so strednou vzdialenosťou molekúl

click to edit

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...

click to edit

m0 - hmotnosť molekuly

T - termodynamická teplota plynu

k - Boltzmanova konštanta (k=1,38.10-23J.K-1)

click to edit

Je zložený z častíc, ktoré sa navzájom môžu pružne zrážať

click to edit

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.

click to edit

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

click to edit

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.

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

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.

click to edit

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.

click to edit

TLAK V KVAPALINÁCH

Brownov pohyb- Častice kvapaliny konajú ustavičný chaotický pohyb.

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 ...

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 hladine.- ak je hustota telesa menšia ako hustota kvapaliny.

Karteziánček:

V uzavretej nádobe je skúmavka otočená dnom nahor.

Práca, ktorú môže vykonať plyn uzavretý vo valci s pohyblivým piestom pri zväčšovaní objemu, má ohraničenú veľkosť. Objem plynu sa nemôže ustavične zväčšovať.

-Difúzia je samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky.

g-je tiažové zrýchlenie