GÁZOS ELŐADÁS

Ideális gáz Mint minden test a gáz is részecskék (atomok, ionok, molekulák) összessége. Például a szódavízben egyetlen 1 mm sugarú buborék 1017 db szén-dioxid-molekulát tartalmaz. A gázban lévő részecskék számát Avogadro-törvénye határozza meg: Minden anyag mólnyi mennyisége 6,022·1023 db részecskét tartalmaz. Vagyis bármely testben a részecskék számának és az anyagmennyiségnek a hányadosa állandó. Ezt nevezzük Avogadro számnak: NA= 6,022·1023 1/mol NA=N/n, ahol n az anyagmennyiség Az elég ritka gázokat jó közelítéssel ideális gázoknak nevezzük. A valódi gázok annál inkább ideálisnak tekinthetők, minél kisebb a sűrűségük, és minél magasabb a hőmérsékletük. Ideális gáz a valóságban nincs, de vannak olyan gázok, amelyek szokásos körülmények között ideálisnak tekinthetők. Pl.: levegő, oxigéngáz, hidrogéngáz., nitrogén és az atomos felépítésű nemesgázok (hélium, argon,kripton, stb.)

Anyagmennyiség – Avogadro-állandó Mi az az anyagmennyiség? Az anyagmennyiség az anyagot felépítő részecskék száma. Mi a jele és a mértékegysége? Az anyagmennyiség jele: n, mértékegysége a mol. Mit jelent 1 mól? 12 g 12C-t vettek egységnek  1 mólnyi az az anyagmennyiség, amely ugyanannyi részecskét tartalmaz, mint amennyi atom van a 12 g 12C-ben. Mennyi egy mól? 1 mól anyagmennyiségű részecske = 6∙1023db részecske Mi az az Avogadro-állandó? Az anyagmennyiség minden körülmények között, anyagi minőségtől függetlenül állandó érték, azaz 1 mól mindig 6∙1023 db részecskét jelent. Ez az Avogadro-állandó, jele: NA, mértékegysége:1/mol.

Moláris tömeg Mit jelent a moláris tömeg? Az anyagok (elemek és vegyületek) 1 móljának tömege. Mi a jele és a mértékegysége? Jele: M, mértékegysége g/mol. Milyen kapcsolatban áll az elem relatív atomtömegével? A moláris atomtömeg számértékben megegyezik az elem relatív atomtömegével, de mértékegység (g/mol) is társul hozzá, pl. Ar(Cu) = 63,5  M(Cu) = 63,5 g/mol. Mi az összefüggés az anyagmennyiség, a tömeg és a moláris tömeg között? n=m/M

Állapotjelzők A gázok tulajdonságai alapján értelmezhetjük az ideális gázok állapotjelzőit. Az állapotjelzők egyértelműen meghatározzák a gáz egyensúlyi állapotát. Ezek az állapotjelzők nem függetlenek egymástól, ha közülük kettőt ismerünk, akkor a többi meghatározható. Nyomás: Abból származik, hogy a részecskék mozgásuk sorsán rugalmasan ütköznek a tárolóedény falával. Jele: p M.e.: Pa (pascal) Hőmérséklet: A részecskék szakadatlan, rendezetlen mozgást végeznek. A hőmérséklet a részecskék mozgásával kapcsolatos. Minél nagyobb a részecskék sebessége, annál nagyobb a gáz hőmérséklete. Jele: T M.e.: K (kelvin)

Térfogat: Mivel a gázok mindig kitöltik a rendelkezésre álló teret, bármely gáz térfogata megegyezik annak az edénynek a térfogatával, melyben a gáz található. Tehát ez a térfogat matematikai számításokkal, esetleg fizikai mérésekkel meghatározható. Ezt megmérhetjük fizikai módszerrel is, ha a tárolóedényt feltöltjük vízzel, majd ennek a víznek a térfogatát állapítjuk meg mérőhenger segítségével. Jele: V M.e.: m3 ((Tömeg A gáz tömegét is mérni tudjuk olyan csappal ellátott edény felhasználásával, amelyből ki lehet a gázt szivattyúzni. A gáz tömege a gázzal töltött edény és a légüres teret tartalmazó edény tömegének különbsége. Jele: m M.e.: kg)) E három állapotjelző (p, V, T) közötti kapcsolatot az ideális gáz állapotegyenlete fejezi ki.

Állapotváltozások Izotermikus: T = állandó Izobár: p = állandó (Boyle-Mariotte-törvény) Izobár: p = állandó (Gay-Lussac I. törvénye) Izochor: V = állandó (Gay-Lussac II. törvénye)

Gáztörvények Néhány alapfogalom: abszolút hőmérséklet (Kelvin-skála, nulla Kelvin= –273 oC), állapotjelzők (nyomás, abszolút hőmérséklet, térfogat). Boyle-Mariotte (két ember, egymástól függetlenül fedezték fel a törvényt állandó hőmérsékletre): A Boyle–Mariotte-törvény kimondja, hogy egy adott mennyiségű ideális gáz térfogatának és nyomásának szorzata egy adott hőmérsékleten állandó: pV=állandó.

Boyle–Mariotte-törvény A hőmérséklet állandó p ∙V = állandó Izotermikus állapotváltozás Állapotváltozások szemléltetése: p-V diagram

Boyle–Mariotte törvény hőmérséklet állandó-izotermikus

Gay-Lussac I. törvénye Gay-Lussac I. törvénye: állandó tömegű ideális gáz állandó nyomáson történő állapotváltozásakor a gáz térfogata egyenesen arányos a gáz abszolút hőmérsékletével: V/T=állandó. vagy Meghatározott tömegű gáz állandó nyomáson mért térfogatváltozása (ΔV) egyenesen arányos a gáz 00C-on mért térfogatával (V0) és a hőmérséklet változással (ΔT). ΔV= (1/273) ∙ V0∙ ΔT ha p és N állandó

Gay-Lussac I. törvénye állandó nyomáson-izobár

Gay-Lussac II. törvénye Gay-Lussac II. törvénye: állandó tömegű ideális gáz állandó térfogaton történő állapotváltozásakor a gáz nyomása egyenesen arányos a gáz abszolút hőmérsékletével: p/T=állandó. vagy Meghatározott tömegű gáz állandó térfogaton mért nyomásváltozása (Δp) egyenesen arányos a gáz 00C-on mért nyomásával (p0) és a hőmérséklet változással (ΔT). Δp= (1/273) ∙ p0∙ ΔT ha V és N állandó

Gay-Lussac II. törvénye állandó térfogaton-izochor

Gáztörvények előfordulása, alkalmazása Ha szén-dioxidot palackból kiengedünk, erősen lehűl: így is készülhet szárazjég (nyomás lecsökken, hőmérséklet is) (G-L.2.) Hőlégballon: hőmérséklet emelésével növekszik a térfogat, ezért emelkedik fel (G-L.1.) Biciklikerék: ha ráülünk a biciklire, laposabb lesz a kerék kicsit (B-M.) (bár ez nem teljesen tökéletes példa, mert a gumikerék rugalmas bizonyos mértékig)

KINETIKUS GÁZELMÉLET A kinetikus gázelmélet olyan elmélet, amely az anyag tulajdonságait a molekulák mozgásának függvényében magyarázza. (Brown-mozgás, belső energia, állapotjelzők) A részecskék nagy száma miatt azok mozgását külön-külön leírni lehetetlen ezért csak a gáz egészét jellemző mennyiségek között kereshetünk kapcsolatot.

A kinetikus gázelmélet Leukipposz, Demokritosz, Dalton: Az anyag atomokból áll Avogadro: Molekulák Brown-mozgás, diffúzió, hőmozgás A kinetikus gázelmélet alapfeltevései: ideális gáz: atomok/molekulák, pontszerűek nagyszámú részecske (~1024) gázrészecskék egymással és az edény falával ütköznek, más kölcsönhatás nincs egyensúlyban a gázrészecskék egyenletesen kitöltik a teret

Kinetikus gázelmélet csak haladó mozgás csak az edény falával való ütközés

Általános gáztörvény IDEÁLIS GÁZOK ÁLLAPOTEGYENLETE n: anyagmennyiség [mol] N: részecskeszám p: nyomás V: térfogyat T: hőmérséklet R: univerzális gázállandó (=8,31 J/mol K) NA: Avogadro-féle szám (=6,02*1023) k: Boltzmann állandó (=1,38*10-23 J/K)

Az általános gáztörvény p v 1 2 p2 p1 v1 v2 X px

Adiabatikus állapotváltozás Adiabatikus állapotváltozásnál a rendszer és környezete között nincs hőcsere, a rendszer tökéletesen hőszigetelt vagy az állapotváltozás olyan gyors, hogy nincs idő hőcserére Az adiabatikus állapotváltozás során mindegyik állapotjelző megváltozik A rendszer munkát csak a belső energia rovására végezhet, a befektetett munka pedig, a belső energiát növeli.

Adiabatikus állapotváltozás ábrázolása Mi az összefüggés az állapotjelzők között ilyen esetben? Mi az egyenlete az adiabatának? 2 p2 T2 1 p1 T1 v v2 v1

ÉRDEKES LINKEK http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics (EZ UGYAN ANGOL NYELVŰ, de hát Önök jól tudnak angolul!) www.sdt.sulinet.hu http://www.szertar.com/ http://realika.educatio.hu/ http://metal.elte.hu/~phexp (kísérletek) Dr. Juhász András HA VALAKI VALAMILYEN ÉRDEKESET TALÁL A NETEN SZÓLJON NEKEM, HOGY BŐVÍTHESSÜK A LISTÁT!!!

FELHASZNÁLT IRODALOM Fizika 10-Maxim Kiadó www.sdt.sulinet.hu Ötösöm lesz fizikából-Gulyás János...-Műszaki Kiadó Fizika Középiskolásoknak - Dr. Siposs András-Korona Kiadó Fizika Hőtan - Dr. Zátonyi – Ifj. Zátonyi Fizika Szakközépiskolai Összefoglaló Feladatgyűjtemény http://metal.elte.hu/~phexp (kísérletek) Dr. Juhász András http://www.sg.hu www.magfuzio.hu Wikipedia, stb más internetes anyagok www.tar.hu/fizfoto www.tar.hu/fizrajz www.extra.hu/keretfizika www.ntk.hu www.nettankonyv.hu