Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hőtan Készítette: Horváth Zoltán. Tartalom A nyomás fogalma Szilárd testek lineáris hőtágulása Fázisok, Fázis átalakulások Hőmérséklet, hőmérés.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hőtan Készítette: Horváth Zoltán. Tartalom A nyomás fogalma Szilárd testek lineáris hőtágulása Fázisok, Fázis átalakulások Hőmérséklet, hőmérés."— Előadás másolata:

1 Hőtan Készítette: Horváth Zoltán

2 Tartalom A nyomás fogalma Szilárd testek lineáris hőtágulása Fázisok, Fázis átalakulások Hőmérséklet, hőmérés

3 A nyomás fogalma Definíció: Egy felületre ható merőleges irányú nyomóerő és a nyomott felület nagyságának hányadosát nyomásnak nevezzük. Jele: p Mértékegysége: Pa (Pascal) Kiszámításának módja: Ahol F a felületre merőleges irányú nyomóerő nagyságát, A pedig a nyomott felület nagyságát jelöli. Használatos mértékegységek: Bar;Torr; Hgmm;Atm; …

4 A hidrosztatikai nyomás fogalma Definíció: A folyadékoszlop súlyából származó nyomóerő és a nyomott felület nagyságának hányadosát hidrosztatikai nyomásnak nevezzük. Jele:phph Mértékegysége: Pa (Pascal) Kiszámításának módja: Ahol m a folyadékoszlop tömegét, g pedig a nehézségi gyorsulást jelöli. Használjuk fel a sűrűség képletes definíciójának átrendezését! Ahol ρ a folyadék sűrűségét, V a térfogatát jelöli. Egy hasáb térfogatát a következőképen számoljuk ki: Ahol h az oszlop magasságát jelöli.

5 Mekkora a hidrosztatikai nyomás egy 25m mély bányató mélyén? A tó mélyén a víz nyomása Pa.

6 Mekkora a hidrosztatikai nyomás egy 250m mélységben egy óceánban? Az óceánban 250 m mélységben 2575 KPa a nyomás értéke.

7 Mekkora a hidrosztatikai nyomás a Marianna-árok mélyén? A Föld legmélyebb pontján kb 13,65 MPa a nyomás értéke.

8 Szilárd testek lineáris hőtágulása Lineáris, vagy hosszanti hőtágulásnak nevezzük a testek olyan alakváltozását, amely során a szilárdtest hosszának változása a hőmérséklet -változás hatására következik be. Egy adott test lineáris méretének változása: * egyenesen arányos a hőmérséklet megváltozásával; * egyenesen arányos az eredeti hosszával; * egyenesen arányos a testek anyagi minőségével; Az anyagi állandót lineáris hőtágulási tényezőnek nevezzük. Mértékegysége:

9 Mennyivel növekszik meg a hossza annak a 100m hosszúságú alumínium-huzalnak, amelynek a hőmérséklete 15 o C-ról 45 o C-ra nő meg? A 30 o C-os 100m hosszú alumínium huzal hossza 30 o C-os Melegedés hatására 7,2 cm-rel nyúlik meg.

10 Mennyire növekszik meg a hossza annak a 18m hosszúságú vasúti sínnek, amelynek a hőmérséklete -10 o C-ról 40 o C-ra nő meg? A -10 o C-os 18m hosszú vasúti sín hossza 50 o C-os melegedés hatására 9,9 mm-rel nyúlik meg. A vasúti sín hossza 18,0099m-re változik meg ilyen környezeti hatásra.

11 Mekkora volt a hőmérsékletváltozás, illetve mennyi lett az új hőmérséklet, ha az eredetileg 35 o C-os, 30m magas magas Al oszlop hossza 29,9m-re változott? Az alumínium oszlop hőmérséklete kb 139 o C-kal csökkenhetett. Ilyen hideget a Földön még nem mértek!

12 Állapotjelzők •Nyomás –Jele: pMértékegysége: Pa •Térfogat –Jele: VMértékegysége: m 3 •Részecskeszám –Jele: N •Hőmérséklet –Jele: TMértékegysége: K

13 Hőmérséklet •A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. Változása szorosan összefügg az anyag más makroszkopikus tulajdonságainak változásával. •Az ember elsősorban tapintás útján, a hőérzettel észleli, másodsorban hőmérő segítségével. •A hőtan, más néven termodinamika tudományának egyik alapfogalma.

14 Hőmérők Celsius féle hőmérő Kelvin féle hőmérő Fahrenheit féle hőmérő Víz fagyáspontja normális, 100KPa nyomáson Víz forráspontja normális, 100KPa nyomáson 27 o C víz hőmérséklete normális, 100KPa nyomáson 0 o C 27 o C 100 o C Legalacsonyabb hőmérséklet -273,16 o C 273 K 300 K 373 K 0 K 32 o F 80,6 o F 212 o F -459,7 o F

15 A hő mérése

16 Termodinamika főtételei I. Főtétel (A belső energia és a tágulási munka) A rendszer belső energiájának megváltozása egyenlő a „kívülről a rendszerhez vezetett” hőmennyiségnek és munkának az összegével.(Clausius, )

17 II. Főtétel Másodfajú perpetum mobile nem létezik. III. Főtétel Az abszolút hőmérsékleti skálán a zérus fok megközelíthető, de el nem érhető

18 Fázisátalakulások jelenségek

19 Olvadás Olvadásnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során szilárd halmazállapotú anyagból folyékony halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: A jég vízzé olvad

20 Párolgás Párolgásnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során folyékony halmazállapotú anyagból légnemű halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: A víz vízgőzzé párolog Párolgáskor a folyadékból a viszonylag legnagyobb sebességű molekulák távoznak el. A párolgás következtében a folyadék lehűl.

21 Párolgás sebessége A párolgás intenzitása függ:  Az anyagi minőségtől  A párolgó felület nagyságától  A párolgó anyag rétegvastagságától  A környezet páratartalmától  A folyadék hőmérsékletétől  A környezet nyomásától  A párolgó csepp átmérőjétől

22 Lecsapódás Lecsapódásnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során Légnemű halmazállapotú anyagból folyékony halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: A vízgőz hideg felületen vízzé csapódik le.

23 Fagyás Fagyásnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során folyékony halmazállapotú anyagból szilárd halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: A víz jéggé fagy.

24 Szublimáció Szublimációnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során szilárd halmazállapotú anyagból légnemű halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: Jód, kámfor, szárazjég

25 Kondenzáció Kondenzációnak nevezzük azt a halmazállapot-változást, amely során légnemű halmazállapotú anyagból szilárd halmazállapotú anyag keletkezik. Példa: Jód, kámfor, szárazjég

26 Halmazállapotok, fázisok Szilárd Folyékony Légnemű Plazma (Szupravezető) Olvadás Párolgás Lecsapódás Fagyás Szublimáció Kondenzáció

27 Fajhő •Egy test fajhője megmutatja, hogy mennyi energiát kell befektetni ahhoz, hogy az 1 kg tömegű testet 1 K fokkal felmelegítsük! •Jele: c •Mértékegysége:

28 Olvadáshő •Egy szilárd test olvadáshője megmutatja, hogy mennyi energia kell az 1kg tömegű test megolvasztásához. •Jele: •Mértékegysége:

29 Mennyi energia kell ahhoz, hogy elolvasszunk 5kg 0 o C-os jeget? A jég megolvasztásához 1668,7 kJ energia szükséges.

30 Forrás •Az a jelenség, amely akkor jön létre, amikor az anyag belsejében gőzfázis keletkezik, és a gőz buborék formájában távozik a folyadékból. Forráspontnak nevezzük azt a hőmérsékletet, amelyen a forrás bekövetkezik. A tiszta víz egyik tulajdonsága, hogy óvatosan melegítve a víz túlhevíthető. Ebben az állapotában nagyon instabil. Egy beeső porszem, vagy rázás hatására a víz robbanásszerűen gőzzé alakul. Ez a jelenség sokszor okozott kazánrobbanást.

31 Forráshő •Egy folyékony anyag forráshője megmutatja, hogy mennyi energia kell az 1kg tömegű test elforralásához. •Jele: •Mértékegysége:

32 Néhány anyag forráspontja és forráshője Anyag Forráspont (°C) Forráshő (kJ/kg) Alumínium2 450, ,2 Ólom1 740,0879,2 Vas3 000,04647,6 Arany2 970,01 758,5 Ezüst2 210,02 177,2 Volfrám5 500,04 815,1

33 Anyag Forráspont (°C) Forráshő (kJ/kg) Etanol78,0906,07 Higany356,6287,72 Víz100,02 256,37 Szén- dioxid -78,0 572,78 (szublimációs) Oxigén-183,0213,12 Nitrogén-195,8199,30 Hidrogén-252,5460,57

34 Hőtani feladatok

35 Kalorimetrikus feladatok

36 2 dl 20 o C-os vízhez egy jól hőszigetelt termoszba öntünk 3 dl forró vizet. Mekkora lesz a hőmérséklete a folyadéknak a hőkiegyenlítődés után? Fontosabb észrevételek: Azonos fázisú anyagok Nincs halmazállapot- változás Azonos anyagok Azonos fajhő: c 1 =c 2 Mindkét anyagnak ugyanannyival változik a belső energiája 68 o C lesz a folyadék hőmérséklete a termoszban.

37 3 dl 10 o C-os vízhez egy jól hőszigetelt termoszba öntünk 7 dl forró vizet. Mekkora lesz a hőmérséklete a folyadéknak a hőkiegyenlítődés után? Fontosabb észrevételek: Azonos fázisú anyagok Nincs halmazállapot- változás Azonos anyagok Azonos fajhő: c 1 =c 2 Mindkét anyagnak ugyanannyival változik a belső energiája 73 o C lesz a folyadék hőmérséklete a termoszban.

38 15 liter 16 o C-os vízhez egy jól hőszigetelt edénybe mennyi forró vizet kell önteni, hogy a hőkiegyenlítődés után a kialakuló hőmérséklete a folyadéknak 30 o C legyen? Fontosabb észrevételek: Azonos fázisú anyagok Nincs halmazállapot- változás Azonos anyagok Azonos fajhő: c 1 =c 2 Mindkét anyagnak ugyanannyival változik a belső energiája 3kg forró vizet kell önteni az aktuális melegítéshez.

39 2 l 10 o C-os vízhez egy jól hőszigetelt edénybe öntünk 5 l forró etanol alkoholt. Mekkora lesz a hőmérséklete a keveréknek a hőkiegyenlítődés után? Fontosabb észrevételek: Azonos fázisú anyagok Nincs halmazállapot- változás Mindkét anyagnak ugyanannyival változik a belső energiája 50,6 o C lesz a keverék hőmérséklete az edényben.

40 2 dl 25 o C-os vízhez egy jól hőszigetelt edénybe öntünk 20g -10 o C hőmérsékletű jeget. Mekkora lesz a hőmérséklete a keveréknek a hőkiegyenlítődés után? Fontosabb észrevételek: Nem azonos fázisú anyagok Van halmazállapot- változás Mindkét anyagnak ugyanannyival változik a belső energiája

41 18,315 o C lesz a keverék hőmérséklete az edényben.

42 3dl 25 o C-os üdítőhöz hány gramm -10 o C-os jeget tegyünk, hogy a hőmérsékletkiegyenlítődés után az üdítő 10 o C-os legyen? Az üdítő sűrűsége 1,02g/cm 3,, fajhője 4,1 kJ/ kg o C. Először kiszámítjuk az üdítő tömegét. Induljunk ki a sűrűség definíciójából! Az üdítő 306g tömegű.

43 3dl 25 o C-os üdítőhöz hány gramm -10 o C-os jeget tegyünk, hogy a hőmérsékletkiegyenlítődés után az üdítő 10 o C-os legyen? Az üdítő sűrűsége 1,02g/cm 3,, fajhője 4,1 kJ/ kg o C.

44 A szükséges -10 o C-os jég tömege: 47,3g.

45 2dl 20 o C-os üdítőhöz hány gramm -15 o C-os jeget tegyünk, hogy a hőmérsékletkiegyenlítődés után az üdítő 5 o C-os legyen? Az üdítő sűrűsége 1,1g/cm 3,, fajhője 4 kJ/ kg o C. Először kiszámítjuk az üdítő tömegét. Induljunk ki a sűrűség definíciójából! Az üdítő 220g tömegű.

46 2dl 20 o C-os üdítőhöz hány gramm -15 o C-os jeget tegyünk, hogy a hőmérsékletkiegyenlítődés után az üdítő 5 o C-os legyen? Az üdítő sűrűsége 1,1g/cm 3,, fajhője 4 kJ/ kg o C.

47 A szükséges -15 o C-os jég tömege: 34,1g.

48 Gáztörvények

49 Mennyi gáz részecske van egy 2dl térfogatú, 20 o C hőmérsékletű 100KPa nyomású gáztartályban?


Letölteni ppt "Hőtan Készítette: Horváth Zoltán. Tartalom A nyomás fogalma Szilárd testek lineáris hőtágulása Fázisok, Fázis átalakulások Hőmérséklet, hőmérés."

Hasonló előadás


Google Hirdetések