HŐTAN 4. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT

Az előadások a következő témára: "HŐTAN 4. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT"— Előadás másolata:

1 HŐTAN 4. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT
GÁZOK HŐTÁGULÁSA

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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