HŐTAN 3. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

1. SZILÁRD, FOLYADÉKOK, LÉGNEMŰ HALMAZÁLLAPOT Földi körülmények között minden anyagnak három halmazállapota van: szilárd, folyékony és légnemű. SZILÁRD HALMAZÁLLAPOT  Az anyagnak van határozott alakja és térfogata.  A részecskék rácsokba rendeződnek: atomrács, molekularács, fémrács, ionrács.  Bár az atomok a rácspontokban helyhezkötöttek, rezgőmozgást végeznek. Minnél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a rezgőmozgás kitérése. (2) FOLYÉKONY HALMAZÁLLAPOT  Határozott térfogattal rendelkeznek.  Felveszik az edény alakját, nincs határozott alakjuk.  A részecskék között vonzó kölcsönhatás van: kohéziós erő. FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

1. SZILÁRD, FOLYADÉKOK, LÉGNEMŰ HALMAZÁLLAPOT  Nincs határozott térfogatuk, hiszen kitöltik a rendelkezésre álló teret.  Nincs határozott alakjuk sem.  A részecskék eaymástól függetlenül állandó mozgásban vannak, közben folyamatosan (rugalmasan) ütköznek egymással és az edény falával. FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

2. Folyadékok hőtágulása A folyadékoknak szerkezetükből adódóan csak térfogati hőtá-gulásuk van. Kísérlet: Helyezzünk vízfürdőbe egy üvegcsövet és egy hőmérőt tartalmazó lombikot. Mérjük meg a T hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező h folyadékszint emelkedést, továbbá az üvegcső belső átmérőjét. A belső átmérőből az üvegcső A keresztmetszete, abból pedig a V=Ah képlettel kiszámolható a folyadék térfogatváltozása. Tapasztalat: A térfogatváltozás egyenesen arányos - a hőmérséklet megváltozásával (T) - eredeti térfogattal (Vo) Tehát: V Vo T . Az arányossági tényező az anyag térfogati hőtágulási együtthatója → . FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

2. Folyadékok hőtágulása A térfogati hőtágulási együttható megmutatja, hogy mennyivel változik meg a folyadék térfogata az eredeti térfogatához viszonyítva, ha 1C-kal/1 K-nel változik a hőmérséklete. Jele: , mértékegysége 1/K, vagy 1/C. Nézzük meg nhány folyadék hőtágulási együtthatóját! Látható, hogy a folyadékok hőtágulási együtthatója 100-szorosa a szilárd halmazállapotú anyagokénak. Azaz sokkal jobban tágulnak! Ezért kell zárt folyadék rendszereknék, pl. épületek fűtési rendszere, kiegyenlítő tartályt alkalmazni. FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

3. A víz speciális viselkedése Az alábbi grafikon a víz térfogatának változását mutatja a hőmérséklet függvényében. A grafikonról leolvasható, hogy a víz a többi anyagtól eltérő módon viselkedik: (1) 0-4C között hőmérsékletnövekedés hatására nem tágul, hanem összemegy! (2) A víz +4C-on a legkisebb térfogatú, illetve a legnagyobb sűrűségű. A víznek ez a tulajdonsága kiemelt jelentőséggel bír a tavak befagyásánál. Ugyanis a 0-4C között hőmérsékletű vízrétegek úgy helyezkednek el egymáson, hogy leg- alul van a 4C-os vízréteg, legfelül pedig a 0C. Így csak a legfelső réteg fagy be és az élőlények a víz alatt túlélik a telet. FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA 4. TUDÁSPRÓBA Sorold fel a szilárd halmazállapotú anyag jellemzőit! Sorold fel a folyékony halmazállapotú anyag jellemzőit! Sorold fel a légnemű halmazállapotú anyag jellemzőit! Milyen hőtágulása van a folyadékoknak? Milyen tényezőktől függ a táguló folyadék térfogat növekedése? Mit mutat meg a térfogati hőtágulási együttható? Milyen képlet írja le a folyadékok hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező térfogat növekedését? Miben nyilvánul meg a víz többi folyadéktól eltérő viselkedése? Milyen jelentősége van a víz speciális viselkedésének? Milyen jelentős eltérés van a szilárd anyagok és a folyadékok hőtágulás között? Miért van szükség a fűtésrendszereknél kiegyenlítő tartályra? FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA

FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA 5. SZÁMOLÁSI FELADATOK 1) A Föld legmélyebb tengeri árka a Marianna árok 11 km mély. Mennyivel változik a Marianna árok feletti vízoszlop magassága, ha a hőmérséklet 1C-kal emelkedik? 2) Egy edényt magasságának hány százalékáig lehet vízzel megtölteni, ha azt szeretnénk, hogy a vizet úgy tudjuk felforralni, hogy ne folyjék ki a víz az edényből? Az edény hőtágulásától tekintsünk el! 3) Egy lázmérő higanytartályában 310-7 m3 térfogatú higany van. Mekkora a térfogatváltozás akkor, ha 1C növekszik a hőmérséklet? Mennyivel változik a higanyoszlop magassága, ha a higanycső átmérője 0,3 mm? Az üveg hőtágulásától tekintsünk el! 4) Egy 400 cm3-es lombikot megtöltöttek egy folyadékkal, és felmele-gítették 50 C fokkal. Mekkora a folyadék hőtágulási együtthatója, ha 2 cm3 folyadék folyt ki? Az edény hőtágulása elhanyagolható. Mekko-ra a folyadék hőtágulási együtthatója, ha az üvegé 8·10-6 1/K? FOLYADÉKOK HŐTÁGULÁSA