HŐTAN 4. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT GÁZOK HŐTÁGULÁSA

1. ÁLLAPOTJELZŐK GÁZOK HŐTÁGULÁSA A gázoknak nem csak a térfogata növekedhet meg melegítés hatására, hanem a nyomása is. Továbbá a gáz nyomásának, térfogatának és hőmérsékletének változása szorosan összefügg egymással. A gáz nyomása, térfogata, hőmérséklete és tömege fizikai szempontból egyértelműen meghatározzák a gáz állapotát. Ezeket a fizikai mennyiségeket állapotjelzőknek, vagy állapothatározóknak nevezzük. Térfogat jele: V, mértékegysége: m3. Hőmérséklet jele: T, mértékegysége: K. Tömege jele: m, mértékegysége: kg. A moláris tömeg: 1 mólnyi (61023db) mennyiségű atom, vagy molekula tömege, az adott anyagra jellemző érték. Jele: M, mértékegysége: kg/mol. GÁZOK HŐTÁGULÁSA

2. Légköri nyomás, torricelli kísérlete Nyomás: a felületre merőleges nyomóerőnek (F) és nyomott felületnek (A) a hányadosa. Jele, képlete: p=F/A, mértékegysége N/m2=Pa (pascal). Normál légköri nyomás alatt a teljes levegőoszlop súlyából eredő nyomást értjük. Ennek értéke: po=1,01105Pa=1 bar. Torricelli kísérlete: 1 méter hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet színültig megtölt higannyal, majd lefelé fordítva higannyal teli kádba helyezte. Azt tapasztalta, hogy a higany szintje 76 cm magasságig lesüllyed. Tiszteletére az 1mm magas higanyoszlop nyomását 1 torr-nak nevezték el. Kísérlet GÁZOK HŐTÁGULÁSA

3. Boyle - mariotte törvénye Izoterm állapotváltozás („izo”-”állandó”, „term”-”hőmérséklet”): olyan állapotváltozás, amely során az adott tömegű gáz hőmérséklete állandó Kísérlet: Egy nyomásmérő eszközzel ellátott, dugattyúval elzárt gáz térfogatát csökkentsük a felére, majd negyedére. (Közben a gáz tömege és hőmérséklete állandó.) Tapasztalat: A gáz nyomása a kezdeti értéknek először a kétszere-sére, majd a négyszeresére növekszik. Boyle-Mariotte törvény: Az állandó hőmérsékletű és állandó tömegű gáz térfogata és nyomása között fordított arányosság van: pV=állandó p1V1 = p2V2 GÁZOK HŐTÁGULÁSA

4. IZOTERMA GÁZOK HŐTÁGULÁSA Fordítottan arányos mennyiségek összetartozó értékpárjait garfikusan ábrázolva hiperbolagörbét kapunk. Ha egy adott tömegű, adott hőmérsékletű gáz nyomását ábrázoljuk a térfogat függvényé- ben, akkor egy speciális hiperbolagörbét, az un IZOTERMAt kapjuk. Különböző hőmérsékleti értékekhez különböző izoterma tartozik. Minél magasabb a hőmérséklet, annál távolabb helyezkedik el az izoterma az origótól. GÁZOK HŐTÁGULÁSA

5. Boyle – mariotte törvény magyarázata Mint tudjuk, a gáz nyomása a gáztartály falának folyamatosan nekiütköző részecskék által kifejtett erőből származik. Ha a gáz térfogatát a felére csökkentése azt jelenti, hogy egy adott térfogategységben kétszer annyi részecske kénytelen mozogni. Ebből adódóan kétszer akkora gyakorisággal ütközik egy-egy részecske az edény falának, így az edény falára gyakorolt nyomás is kétszer akkora lesz. GÁZOK HŐTÁGULÁSA

5. TUDÁSPRÓBA GÁZOK HŐTÁGULÁSA Milyen fizikai mennyiségeket nevezünk állapotjelzőknek? Mit nevezünk moláris tömegnek? Mit értünk nyomás alatt? Mi a normál légköri nyomás? Milyen kísérlet fűződik Torricelli nevéhez? Mit értünk 1 torr nyomás alatt? Mit nevezünk izotermikus állapotváltozásnak? Mit mond ki Boyle-Mariotte törvénye? Mit nevezünk izotermányak? Hogyan helyezkednek el a magasabb hőmérsékletekhez tartozó izotermák a p-V diagramon? Hogyan magyarázható Boyle-Mariotte törvénye a részecskék mozgásával? GÁZOK HŐTÁGULÁSA

6. feladatok GÁZOK HŐTÁGULÁSA Egy autógumi belső térfogata 15 dm3, a benne lévő levegő nyomása 2,25 bar. Mekkora lenne a levegő térfogata, ha kiengednénk a kerékből? Mekkora a 25 literes gázpalackban lévő gáz nyomása, ha a benne lévő gáz térfogata normál légköri nyomáson 70 liter lenne? Egy nyomásmérő eszközzel ellátott, dugattyúval elzárt gáz térfogata kezdetben 20 cm3. A gázt először a felére, majd a negyedére nyomjuk össze. A negyedére összenyomott gáz nyomása 500 kPa. a) Számold ki a gáz nyomásának és térfogatának értékét az egyes állapotokban! b) Ábrázold a gáz állapotváltozását p-V diagramon (izoterma)! GÁZOK HŐTÁGULÁSA