Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Fizika alapozó FIZIKA Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Fizika alapozó FIZIKA Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István."— Előadás másolata:

1 Fizika alapozó FIZIKA Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István

2 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 2 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Hőtágulás, kalorimetria, Halmazállapot változások

3 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 3 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Lineáris (vonalmenti) hőtágulás Fémekre:  ≈ 10 -5 1/  C  nagyon kicsi  kell ezzel egyáltalán foglalkozni ?!

4 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 4 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Erzsébet híd: L 0 = 350 m,  = 1,2·10 -5 1/  C,  t = 50  C.  L = 0,21 m http://www.fotozona.hu/galeria/showphoto.php?photo=505&size=big&password=&sort=1&cat=508 Lineáris (vonalmenti) hőtágulás

5 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 5 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Hogyan rögzítik a hidakat? Hogyan csatlakozik a parthoz? Lineáris (vonalmenti) hőtágulás

6 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 6 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kísérlet: bimetál szalag Egy fémmel bevont papírból (pl. csoki-papír) keskeny csíkot vágunk, és az ábrán látható alakúra hajtjuk. Ezután egy frissen elfújt gyufaszálat teszünk alá, ennek hatására a kettős réteg elgörbül. Kb. 1 cm Lineáris (vonalmenti) hőtágulás

7 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 7 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Lineáris (vonalmenti) hőtágulás

8 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 8 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kísérlet: bimetál szalag Magyarázat: A két összeragasztott réteg különböző mértékben tágul, s emiatt megváltoztatja a görbületét. A kisebb hőtágulási együtthatójú oldal felé görbül. Lineáris (vonalmenti) hőtágulás Kb. 1 cm

9 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 9 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Gyakorlati alkalmazásai: hőfokszabályozó, biztonsági érzékelő http://www.physchem.co.za/Heat/Effects.htm http://www.nls.net/mp/volks/htm/fuel_ga.htm Lineáris (vonalmenti) hőtágulás

10 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 10 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Hőtágulás Felületi hőtágulás: L0L0 L L0L0 L L 2 = L o 2 (1+  t) 2 L 2 =L 0 2 (1 +2  t+  2  t 2 ) De  ~ 10 -5 1/K  utolsó tagot általában elhanyagoljuk A = A 0 (1+2  t)

11 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 11 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Hőtágulás L0L0 L L0L0 L V = V 0 (1+3  t) szilárd testekre, V = V 0 (1+  ·  t) folyadékokra. Térfogati hőtágulás: Hőmérők! L 3 = L o 3 (1+  t) 3 L 3 =L 0 3 (1 +3  t+3  2  t 2 +  3  t 3 ) De  ~ 10 -5 1/K  utolsó két tagot általában elhanyagoljuk

12 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 12 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan hőtágulás Feladat: Egy 20  C hőmérsékleten 1 literes edényt vízzel töltünk tele. Az egészet 40  C fokra melegítettük, majd visszahűtöttük 20  C hőmérsékletre. Ekkor 10 cm 3 vizet tudtunk még beletölteni. Mekkora az edény anyagának lineáris hőtágulási együtthatója (  ), ha a víz térfogati hőtágulási együtthatója  = 10 -3 1/  C ?

13 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 13 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Megoldás: Az edényben maradt víz (0,99 l) 40  C-os térfogata: V v40 = V v20 (1+  t) V v40 = 0,99 (1+10 -3 ·20) = 1,0098 l Ezzel kell megegyeznie az edény 40  C-os térfogatának is: V v40 = V e40 = V e20 (1+3  t) 1,0098 = 1(1 + 3  ·20) Innét  = 1,63·10 -4 1 /  C Hőtágulás feladat

14 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 14 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kalorimetria Kaloriméter = hőszigetelő edény (termosz) Hőszigetelt környezetben végbemenő hőátadási folyamatok: Kalorimetrikus alapegyenlet: Q fel = Q le

15 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 15 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kalorimetria Felvett, leadott hő: Egy halmazállapoton belül: Q = c·m·  t  t - hőmérsékletváltozás (1 °C változás = 1K változás !!!) m - tömeg c – fajhő

16 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 16 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kalorimetria Halmazállapot-változás közben jeget zárt edényben melegítek: t Q Q = L·m, ahol L o - olvadáshő L f - forráshő

17 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 17 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kalorimetria Feladat: 3 dl 25 °C fokos ásványvízbe mekkora tömegű -20 °C fokos jégkockát kellene dobni, hogy a kialakuló közös hőmérséklet 15 °C legyen? (A környezet hatását elhanyagolandó képzeletben kaloriméterben keverem) Adatok: c j = 2100 J/kg°C c v = 4200 J/kg°C L o = 335 000 J/kg

18 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 18 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kalorimetria Feladat megoldása: m v = 0,3 kg, t v = 25 °C, t j = -20 °C, t k = 15 °C Q fel = Q le c j ·m j ·  t j + L o ·m j + c v ·m j ·  t 1 = c v ·m v ·  t v 2100·m j ·20 + 335000·m j +4200·m j ·15 = 4200·0,3·10 440 000·m j = 12 600 m j = 0,0286 kg = 2,86 dkg (V=31,8 cm 3  a ~ 3,2 cm)

19 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 19 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Halmazállapot változás Forrás Feladaton keresztül gondoljuk végig: Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? (Mitől függ a víz forráspontja?)

20 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 20 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? (Mitől függ a víz forráspontja?) Telített gőz: egy folyadék- tartályban, ha a folyadék felett nincs levegő, akkor az elpárolgó folyadék molekulák alkotnak gőzt, ennek a nyomása a telített gőznyomás, azaz a tenzió. folyadék Telített gőz Dinamikus egyensúly az elpárolgó és lecsapódó molekulák száma azonos. Halmazállapot változás

21 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 21 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? (Mitől függ a víz forráspontja?) Telített gőz Máshogy viselkedik, mint a gáz!!! A nyomás a hőmérséklet függvénye, de a térfogaté nem! folyadék Telített gőz Halmazállapot változás

22 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 22 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? (Mitől függ a víz forráspontja?) folyadék Telített gőz tenzió t 100  C 10 5 Pa Halmazállapot változás

23 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 23 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Telített gőznyomás (tenzió) hőmérsékletfüggése t (°C)p (Pa) 0611 101230 202330 407370 5012300 6019900 7031200 8047300 9070100 100101000 120199000 150476000

24 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 24 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? Mekkora a kuktában a maximális nyomás? Halmazállapot változás

25 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 25 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? Mekkora a kuktában a maximális nyomás? Halmazállapot változás m = 70 g = 0,07 kg, d = 6 mm = 0,006 m p max =124757 Pa ~1,25·10 5 Pa

26 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 26 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora hőmérsékleten forr a víz egy kuktában? P max = 1,24757·10 5 Pa Mekkora hőmérséklet tartozik ehhez a tenzió értékhez? T = 106  C Halmazállapot változás

27 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 27 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kísérlet: Egy jégtömbön átvetett vékony drótra súlyokat akasztva a drót átvágja a jeget, anélkül, hogy az ketté válna. A kísérletet fagypont alatti környezetben célszerű elvégezni. Halmazállapot változás Olvadás-fagyás

28 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 28 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Kísérlet magyarázata: Egy jégtömbön átvetett vékony drót által kifejtett nyomás hatására megolvad a jég. Miután a drót belesüllyed megszűnik a nyomás, visszafagy. Halmazállapot változás Olvadás-fagyás

29 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 29 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Gondolkodtató feladat: Egy fémlemezbe vágott lyuk mérete megváltozik-e (ha igen hogyan, nő vagy csökken?), ha a lemezt felmelegítjük? lyuk

30 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 30 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Mekkora közös hőmérséklet alakul ki, ha 2 dl 25 °C fokos vízbe 10 dkg tömegű -20 °C fokos jeget dobunk? Gyakorló feladat:

31 FIZIKA ALAPISMERETEK fft.gau.hu.gau.hu 31 Seres.Istvan@gek.szi.hu Hőtágulás és kalorimetria Hőtan Magyarázzuk meg, hogy miért az ábrán látható alakúra élezik a korcsolyát! Gondolkodtató feladat:


Letölteni ppt "Fizika alapozó FIZIKA Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István."

Hasonló előadás


Google Hirdetések