Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

KISÉRLETI FIZIKA III HŐTAN BALÁZS ZOLTÁN BMF, KVK, MTI 2008.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "KISÉRLETI FIZIKA III HŐTAN BALÁZS ZOLTÁN BMF, KVK, MTI 2008."— Előadás másolata:

1 KISÉRLETI FIZIKA III HŐTAN BALÁZS ZOLTÁN BMF, KVK, MTI 2008.

2 KISÉRLETI FIZIKA Termodinamika (klasszikus hőtan) A termodinamika fizikának az a tudo- mányága, amelyik azokat a jelensé- geket írja le, amelyekben a hőener- giának és a hőmérsékletnek meghatá- rozó szerepe van

3 KISÉRLETI FIZIKA A hőtan legfontosabb mennyiségei: - hőmérséklet: az SI mértékegység rendszerben alapmennyiség, hatására a testek térfogat változást mutatnak. Jele: T mértékegysége: K (Kelvin) definíciója: gázhőmérő által meghatározott A hőmérséklet állapot változó. Termodinamika

4 KISÉRLETI FIZIKA A hőtan legfontosabb mennyiségei: - nyomás: a nyomóerő és a nyomott felület hányadosa. Jele: p mértékegysége: N/m 2 (pascal) definíciója: p=F/A, ahol A a nyo- mott felület A hőtan legfontosabb mennyiségei: - nyomás: a nyomóerő és a nyomott felület hányadosa. Jele: p mértékegysége: N/m 2 (pascal) definíciója: p=F/A, ahol A a nyo- mott felület A nyomás állapotváltozó. Termodinamika

5 KISÉRLETI FIZIKA A hőtan legfontosabb mennyiségei: - térfogat: Jele: V mértékegysége: m 3 A térfogat állapotváltozó. Az állapotváltozók (hőmérséklet, nyomás, térfogat) egyértelműen meghatározzák a termodinamikai rendszer állapotát. Termodinamika

6 KISÉRLETI FIZIKA A hőtan legfontosabb mennyiségei: - hőenergia: másként hő, vagy hő- mennyiség, a testek hőmérséklet vál- tozásához szükséges energia. Jele: Q mértékegysége: J (joule) definíciója: a testek hőmérséklet változásához szükséges energia. Q=CnΔT=cmΔT ahol C [J/molK] a molhő, c [J/kgK] a fajhő. A hőenergia nem állapotváltozó. Termodinamika

7 KISÉRLETI FIZIKA Szilárd testek termodinamikája. Lineáris hőtágulás. Térfogat és alaktartó rendszer. l=l 0 (1+αΔT) ΔT=T-T 0 ahol, l a test hossza a T hőmérsékleten l 0 a test hossza a T 0 hőmérsékleten T 0 a referencia hőmérséklet T a vizsgálati hőmérséklet α a lineáris hőmérsékleti együttható Termodinamika

8 KISÉRLETI FIZIKA Szilárd testek termodinamikája. Térfogati hőtágulás V=V 0 (1+βΔT) ΔT=T-T 0 ahol, V a test térfogata a T hőmérsékleten V 0 a test térfogata a T 0 hőmérsékleten T 0 a referencia hőmérséklet T a vizsgálati hőmérséklet β a térfogati hőmérsékleti együttható, β=3 α Termodinamika

9 KISÉRLETI FIZIKA Folyadékok termodinamikája. Térfogati hőtágulás. Térfogattartó rendszer. V=V 0 (1+βΔT) ΔT=T-T 0 ahol, V a test térfogata a T hőmérsékleten V 0 a test térfogata a T 0 hőmérsékleten T 0 a referencia hőmérséklet T a vizsgálati hőmérséklet β a térfogati hőmérsékleti együttható, β=3 α Termodinamika

10 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. A három állapotváltozó mindegyike változhat, a vizsgálat során nagyon gyakran az egyiket állandó értéken tartjuk, így egyszerűbb a vizsgálat és a valóságot is ez gyakran leírja. - p=állandó, nyomástartó, vagy izobár rendszer V=V 0 (1+βΔT) β=1/273 [1/K] Gay-Lussac I. törvénye. Termodinamika

11 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. - V=állandó, térfogattartó, vagy izochor rendszer V=V 0 (1+βΔT) β=1/273 [1/K] Gay-Lussac II. törvénye. Termodinamika

12 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. - T=állandó, hőmérséklettartó, vagy izoterm rendszer pV=p 0 V 0 =állandó Boyle-Mariotte törvény Termodinamika

13 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. Az egyesített gáztörvény. A fenti három egyenlet figyelembevételével, ha mindhárom változó változik, akkor a rendszer az egyesített gáztörvény szerint vizsgálható: pV/T=p 0 V 0 /T 0 =állandó ahol a p 0,V 0, T 0 a normál állapotú gáz jellemzői: p 0 =1, Pa; T 0 =273,15K; V 0, a normál állapotú gáz térfogata. Termodinamika

14 KISÉRLETI FIZIKA Termodinamika Gázok termodinamikája. Az egyesített gáztörvény. A fenti egyenletet kis átalakításokkal további egyenletekként is megadhatjuk: pV/T=nR=állandó ahol, R az univerzális gázállandó, amely minden gáz esetén azonos: R=8,314J/molK, n a rendszerben található gáz anyagmennyi- sége. Termodinamika

15 KISÉRLETI FIZIKA Anyagmennyiség: az SI rendszerben alapmennyiség: jele: n mértékegysége: mol definiciója: egy molnyi az, az anyag- mennyiség, amelyben ugyanannyi részecske van, mint 12g C12 –es szénizo- tópban, azaz N A =6, db/mol. Termodinamika

16 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. Az egyesített gáztörvény. A fenti egyenletet kis átalakításokkal további egyenletekként is megadhat- juk: pV/T=(m/M)R=állandó ahol, M az egy molnyi anyag tömege, a moltömeg, n a rendszerben található gáz anyagmennyisége. Termodinamika

17 KISÉRLETI FIZIKA Gázok termodinamikája. Az egyesített gáztörvény. A fenti egyenletet kis átalakításokkal további egyenletekként is megadhatjuk: pV/T=Nk=állandó ahol, N a rendszerben található anyag részecskéinek száma k a Boltzmann állandó: k=1, J/K Termodinamika

18 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izobár állapotváltozás, p=állandó p 1 V 1 /T 1 =p 2 V 2 /T 2 ahol p 1 =p 2 =p ezért V 1 /T 1 =V 2 /T 2 Hőenergia hozzávezetése esetén nő a térfogat és a hőmérséklet, a gáz kitágul. Q=C p nΔT C p az állandó nyomáshoz tartozó molhő C p =((f+2)/2)R Termodinamika

19 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: Gázok állapotváltozásai:Gázok állapotváltozásai:Gázok állapotváltozásai:Termodinamika

20 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: p=állandó V/T=áll Gázok állapotváltozásai: p=állandó V/T=állTermodinamika

21 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izobár állapotváltozás, p=állandó Gázok állapotváltozásai: -izobár állapotváltozás, p=állandóp=állandó Termodinamika

22 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izochor állapotváltozás, V=állandó p 1 V 1 /T 1 =p 2 V 2 /T 2 ahol V 1 =V 2 =V ezért p 1 /T 1 =p 2 /T 2 Hőenergia hozzávezetése esetén nő a nyomás és a hőmérséklet. A gáz térfogati munkát nem végez, W t =0J. Q=C V nΔT C V az állandó nyomáshoz tartozó molhő. C V =(f/2)R Termodinamika

23 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izochor állapotváltozás, V=állandó p/T=állandó Gázok állapotváltozásai: -izochor állapotváltozás, V=állandó p/T=állandóTermodinamika

24 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izochor állapotváltozás, V=állandó V=állandó Termodinamika

25 KISÉRLETI FIZIKA Gázok állapotváltozásai: -izoterm állapotváltozás, T=állandó p 1 V 1 /T 1 =p 2 V 2 /T 2 ahol T 1 =T 2 =T ezért p 1 V 1 =p 2 V 2 =állandó Hőenergia hozzávezetése esetén nő a térfogat és a nyomás csökken, a gáz térfogati munkát végez W t. Q=nRTln(V 2 /V 1 ) =W t Termodinamika

26 KISÉRLETI FIZIKA -izoterm állapotváltozás, T=állandó Termodinamika

27 KISÉRLETI FIZIKA -izoterm állapotváltozás, T=állandó -izoterm állapotváltozás, T=állandóT=állandó Termodinamika

28 KISÉRLETI FIZIKA -adiabatikus állapotváltozás, Q=0J p 1 V 1 κ =p 2 V 2 κ =állandó, aholκ=C p /C V A gáz a belsőenergiáját felhasználva növeli a térfogatát, a nyomása csökken, eközben a gáz térfogati munkát végez W t. -C V nΔT =W t Termodinamika

29 KISÉRLETI FIZIKA -adiabatikus állapotváltozás, Q=0J pV κ =állandó Termodinamika

30 Körfolyamatok: A körfolyamat az állapotváltozások olyan sorozata, amelynek a végén a termodinamikai rendszer visszatér a kiindulási állapotába, így a folyamat végén a belső energia ugyanakkora mint a kezdeti volt. Körfolyamatok: A körfolyamat az állapotváltozások olyan sorozata, amelynek a végén a termodinamikai rendszer visszatér a kiindulási állapotába, így a folyamat végén a belső energia ugyanakkora mint a kezdeti volt.Termodinamika KISÉRLETI FIZIKA

31 Termodinamika Körfolyamatok: többféle körfolyamat létezik, amelynek egyik fajtája az ábrán látható, részfolyamatai: AB-izobár; BC- izochor; CD-izobár; DA-izochor.

32 KISÉRLETI FIZIKA A körfolyamat során hasznos munkát úgy írhatjuk fel, hogy az egyes részfolyamatok során végzett munkákat összegezzük: W AB =p 1 (V 2 -V 1 ) W BC =0J W CD =p 2 (V 1 -V 2 ) W DA =0J Termodinamika

33 KISÉRLETI FIZIKA A körfolyamat során hasznos munkát úgy írhatjuk fel, hogy az egyes részfolyamatok során végzett munkákat összegezzük: W h =W AB +W BC +W CD +W DA W h =p 1 (V 2 -V 1 ) +p 2 (V 1 -V 2 ) W h =(p 1 -p 2 )(V 2 -V 1 ) Termodinamika

34 KISÉRLETI FIZIKA TermodinamikaTermodinamika

35 TermodinamikaTermodinamika

36 TermodinamikaTermodinamika

37 TermodinamikaTermodinamika

38 TermodinamikaTermodinamika

39 Gázkeveredés: Termodinamika

40 KISÉRLETI FIZIKA TermodinamikaTermodinamika


Letölteni ppt "KISÉRLETI FIZIKA III HŐTAN BALÁZS ZOLTÁN BMF, KVK, MTI 2008."

Hasonló előadás


Google Hirdetések