Gázrészecskék energiája: Minél gyorsabban mozognak a részecskék, annál nagyobb a mozgási energiájuk. A gáz hőmérséklete egyenesen arányos a

Hasonló dokumentumok
Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Halmazállapot-változások

A hőtan fő törvényei, fő tételei I. főtétel A tárgyak, testek belső energiáját két módon lehet változtatni: Termikus kölcsönhatással (hőátadás, vagy

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

A hő terjedése (hőáramlás, hővezetés, hősugárzás)

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, hőmennyiség, fajhő, égéshő, belső energia, hőtan I. és II. főtétele, hőterjedés, hőtágulás Hőmérséklet Az anyagok

TestLine - Fizika hőjelenségek Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Termodinamika. Belső energia

Az anyagok lehetséges állapotai, a fizikai körülményektől (nyomás, hőmérséklet) függően. Az anyagokat általában a normál körülmények között jellemző

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Hőtan I. főtétele tesztek

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

HŐTAN. Az anyagok melegségének mérésére hőmérsékleti skálákat találtak ki:

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Termodinamika (Hőtan)

Munka, energia, teljesítmény

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

Munka, energia, teljesítmény

Hőtan 2. feladatok és megoldások

gáznál = 32, CO 2 gáznál 1+1=2, O 2 gáznál = 44)

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, gázok állapotjelzői

A halmazállapot-változások

Légköri termodinamika

gáznál = 32, CO 2 gáznál 1+1=2, O 2 gáznál = 44)

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, gázok állapotjelzői, állapotváltozásai Hőmérséklet Az anyagok melegségének

Halmazállapot-változások (Vázlat)

100 o C víz forrása 212 o F 0 o C víz olvadása 32 o F T F = 9/5 T C Példák: 37 o C (láz) = 98,6 o F 40 o C = 40 o F 20 o C = 68 o F

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

Digitális tananyag a fizika tanításához

Hőtan főtételei. (vázlat)

A hőmérséklet változtatásával a szilárd testek hosszméretei megváltoznak, mégpedig melegítéskor általában növekednek. Ez azzal magyarázható, hogy a

Kémia I. 6. rész. Halmazállapotok, halmazállapot változások

FOLYADÉK rövidtávú rend. fagyás lecsapódás

Halmazállapotok. Gáz, folyadék, szilárd

A termodinamika törvényei

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

Termodinamika. 1. rész

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

Feladatlap X. osztály

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

Halmazállapot-változások tesztek. 1. A forrásban lévő vízben buborékok keletkeznek. Mi van a buborékban? a) levegő b) vízgőz c) vákuum d) széndioxid

Fizika minta feladatsor

Termodinamika. Tóth Mónika

Termodinamika. Gázok hőtágulása, gáztörvények. Az anyag gázállapota. Avogadro törvény Hőmérséklet. Tóth Mónika.

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Szabadentalpia nyomásfüggése

Hütökészülékek. Oktatás - II. rész. BUDAPEST - Attila Kovács. ESSE - Wilhelm Nießen

(2006. október) Megoldás:

Gáztörvények tesztek

Gáztörvények tesztek. 2. Azonos fajtájú ideális gáz különböző mennyiségei töltenek ki két hőszigetelt tartályt. Az egyik

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Termodinamikai bevezető

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. ÉVES ÓRASZÁM: 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz::

Fázisátalakulások. A víz fázisai. A nem közönséges (II-VIII) jég kristálymódosulatok csak több ezer bar nyomáson jelentkeznek.

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

Munka, energia, teljesítmény

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Művelettan 3 fejezete

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből december 8. Hővezetés, hőterjedés sugárzással

Hőtan Az anyagok belső szerkezete, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, hőterjedés (Ez az összefoglalás tartalmaz utalásokat a tankönyv egyes

Termodinamika. Tóth Mónika

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Fizika összefoglaló osztály

óra C

FIZIKA VIZSGATEMATIKA

FÖL(D)PÖRGETŐK TERMÉSZETTUDOMÁNYOS HÁZI CSAPATVERSENY 2015/ FORDULÓ Téma: Tűz 5 6. évfolyam

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

TANMENET Fizika 7. évfolyam

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

FIZIKA 10. OSZTÁLY - HŐTAN

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Spontaneitás, entrópia

TestLine - Csefi tesztje-01 Minta feladatsor

Mivel foglalkozik a hőtan?

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI. Termodinamika. Név: Azonosító: Helyszám: Munkaidő: 80 perc I. 50 II. 50 ÖSSZ.: 100. Javította: Képzési kódja:

Komplex természettudomány 3.

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Tiszta anyagok fázisátmenetei

Munka- és energiatermelés. Bányai István

3. Halmazállapotok és halmazállapot-változások

Newton törvények, lendület, sűrűség

Általános Kémia, 2008 tavasz

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Átírás:

Hőtan (2. rész) Ideális gázok részecske-modellje (kinetikus gázmodell) Az ideális gáz apró pontszerű részecskékből áll, amelyek állandó, rendezetlen mozgásban vannak. Rugalmasan ütköznek egymással és a tartály falával. Közöttük más kölcsönhatás (pl. vonzás) nincs. A részecskék között üres tér van. Egyenletesen kitöltik a rendelkezésükre álló teret. A gáz nyomását az okozza, hogy a gázrészecskék a tartályba rakott tárgyhoz és a tartály falához ütköznek, erőt, nyomást fejtenek ki rá. A gáz nyomása akkor nagyobb, - ha nagyobb a gáz sűrűsége (Több részecske van a tartályban, vagy összenyomták a tartályt. Ekkor több részecske ütközik a tartály falával.) - és nagyobb a részecskék sebessége (nagyobb sebességgel ütköznek a tartály falával, és a tartályba tett tárggyal)

Gázrészecskék energiája: Minél gyorsabban mozognak a részecskék, annál nagyobb a mozgási energiájuk. A gáz hőmérséklete egyenesen arányos a részecskék átlagos mozgási energiájával. (Nagyobb hőmérsékletű a gáz, ha a részecskék gyorsabban mozognak és nagyobb a mozgási energiájuk.) A gázrészecskék energiája, szabadsági foka ( jele: f ) 1 atomos gázrészecske mozgási energiája 3 koordináta irányú mozgásra bontható (x, y, z), forgási energiája nincs. Szabadsági foka 3 2 atomos gázrészecske (súlyzó alak) mozgási energiája 3 irányú haladó mozgásra és 2 koordináta irányú forgási energiára bontható. Szab. foka 3+2 = 5 3 vagy több atomos gázrészecske mozgási energiája 3 irányú haladó mozgásra és 3 irányú forgási energiára bontható. Szabadsági foka: 3+3= 6

A gáz teljes belső energiája egyenlő = a benne levő részecskék mozgási és forgási energiáinak összegével. f Képletben: E belső = n R T 2 ( f a szabadsági fok, n a molszám, T a hőmérséklet, R=8,31 J/mol K ) A belső energia változása ( ΔE ) Egy rendszer vagy anyag (akár szilárd, folyékony vagy gáz) energiája kétféle módon változtatható meg: - Hőátadással, hőelvonással (melegítéssel, hűtéssel) ( Q ) - Munkavégzéssel ( W ) (pl. súrlódási munkával, vagy gáz esetén a gáz összenyomásával, vagy a gáz végez munkát, ha kitágul) Ebből adódik a hőtan I. főtétele: Egy rendszer belső energiájának megváltozása egyenlő a rendszerrel közölt hőmennyiség és a rendszeren végzett munka összegével. Képletben: ΔE = Q + W Q a hőmennyiség, W a munka

Hőmennyiség jele Q, mértékegysége: J (Joule) Különböző anyagokat (pl. két különböző folyadékot) melegítve megállapítható, hogy azonos idő alatt különböző hőmérsékletre melegednek fel. Tehát különböző anyagoknál ugyanakkora hőmérséklet-változáshoz különböző hőmennyiség szükséges. A melegítéshez szükséges hőmennyiség függ az anyagtól. Képletben: az átadott hőmennyiség: Q = c m ΔT m: az anyag tömege, ΔT: az anyag hőmérsékletének változása c: fajhő, amely az anyagra jellemző állandó, amely megadja, hogy 1 kg anyag 1 C fokkal való felmelegítéséhez mekkora hőmennyiség szükséges. A fajhő mértékegysége: J/(kg C) vagy J/(kg K) pl. a víz fajhője 4200 J/(kg C) Ez nagynak számít, tehát sok hő szükséges ahhoz, hogy a víz hőmérséklete megváltozzon. Kísérlet: vízzel telt lufit gyertyalánggal melegítve a lufi nem ég el, nem lyukad ki, mert a víz belül hűti, és nagyon lassan melegszik fel. Tapasztalat: A tengerek vize lassan melegszik fel és lassan hűl ki. Egyéb gyakorlati példa: radiátor fűtésnél a víz sokáig tartja a meleget

Az I. főtételbe szereplő tágulási munka (W) függ a gáz nyomásától és a gáz kitágulásának nagyságától: W = p ΔV Azért van negatív előjel, mert ha a gáz kitágul, térfogata nő (ΔV pozitív) viszont a belső energiája csökken, tehát a W csökkenti a ΔE-t. Vagyis összegezve: ΔE = Q + W = c m ΔT p ΔV A hőtan I. főtétele az egyes állapotváltozásoknál: Izoterm állapotváltozás: ΔE = 0, mert a hőmérséklet nem változik 0 = Q + W, Q = W Izochor állapotváltozás: ΔV=0, így W=0, mert a térfogat nem változik. Így: ΔE = Q pl. zárt tartály melegítése Izobár állapotváltozás: nem egyszerűsödik a képlet, mert van térfogatváltozás, ezért munka is van, és van hőmérséklet változás, tehát ΔE is. ΔE = Q + W = c m ΔT p ΔV Adiabatikus állapotváltozás: vagy hőszigetelő tartályban van a gáz, vagy olyan gyorsan történik a változás, hogy nincs idő hőcserére. Ezért Q = 0, ΔE = W pl. pumpa gyors összenyomása (felmelegszik a munkavégzés hatására )

Néhány példa a hőtan I. főtételében szereplő hőközlésre és munkavégzésre: Benzinmotor: A berobbant levegő-benzin keverék gáz felmelegszik és kitágul, lenyomja a dugattyút, munkát végez. Gázturbina: Az elégett üzemanyag; felmelegedett gáz kitágul, munkát végez és a turbinalapátokra áramlik, és forgatja a turbinát. Ilyen gázturbina hajtja pl. a vadászgépeket. Kísérlet: A felmelegített lombik lehűl, lecsökken a gáz térfogata beszívja a főtt tojást. Fordítva pedig a lombikban melegített levegő kitágul, munkát végez; kinyomja a lombik száján a tojást. A kísérletet el lehet végezni lufival. Ekkor a lehűlő lombikba beszívódik a lufi, a felmelegített lombik szájára húzott lufi felfújódik. Egyéb példák munkavégzéssel történő hőmérséklet-változásra: Fék, fúróhegy felmelegedése, kézdörzsölés, tűzcsiholás fadarabokkal, Kísérlet: hőmérő dörzsölése

A hőtan II. főtétele A természetben önmaguktól (spontán) lejátszódó folyamatok mindig csak egyirányba mennek végbe. Ezek a folyamatok nem megfordíthatóak (irreverzibilisek). pl. termikus kölcsönhatásban (melegebb és hidegebb anyag érintkezése) az egyik anyag (melegebb) által leadott hőmennyiség egyenlő a másik anyag (hidegebb) által felvett hőmennyiséggel, a hőmérséklet-változás addig tart, amíg a két anyag hőmérséklete kiegyenlítődik. pl. a folyadékba tett cukor, vagy festék szétterjed a folyadékban, amíg egyenletesen elkeveredik. pl. egy teremben kifújt illatosító szétterjed a teremben, amíg egyenletesen szétoszlik. Ezek a folyamatok fordított irányban nem mennek végbe (nem lehet, hogy a hideg anyag tovább hűljön, és a meleg tovább melegedjen, nem lehet, hogy a cukor szilárd anyagként kiváljon a folyadékból,...stb. A II. főtétel másképp: A természetes folyamatok iránya mindig olyan, hogy a rendszer rendezetlensége nő.

Halmazállapot-változások A halmazállapot-változások fajtái Olvadás: szilárd anyagból folyékony a szilárd részecskék közötti nagy vonzás megszűnik, a részecskék kiszakadnak a rácsszerkezetből, és kis vonzással rendelkező egymáson gördülő folyadék részecskékké válnak. Az olvadáshoz hőfelvétel szükséges. Az olvadás ellentéte: fagyás: folyékonyból szilárd A fagyáshoz hőelvonás szükséges. Amíg a teljes anyag át nem alakul az egyik halmazállapotból a másikba (olvad, vagy fagy), az anyag hőmérséklete nem változik. Az a hőmérséklet, amelyen az anyag olvad, vagy fagy: olvadáspont, fagyáspont (pl. a víznél 0 C, pl. csokinál kb 60 C). Az olvadáspont függ a külső nyomástól. Pl. nagyobb külső nyomáson a jég alacsonyabb hőmérsékleten megolvad. Példa rá a korcsolyázás, ahol nagyobb nyomáson a korcsolya alatt a jég megolvad és a vízrétegen könnyen lehet csúszni. Kísérlet: Jégtömbre dróttal akasztott súly hatására a drót átvágja a jégtömböt (alatta nagyobb a nyomás), felette visszafagy a jég.

Forrás: folyadékból légnemű (gáz, gőz) Párolgás: folyadékból légnemű (gáz, gőz) Lecsapódás: légnemű (gáz, gőz) állapotból folyadék állapot Különbség a párolgás és forrás között: Párolgáskor a folyadék felszínén levő részecskék lépnek ki a folyadékból. A párolgás a folyadék minden hőmérsékletén létezik, de magasabb hőmérsékleten gyorsabb. Forráskor a folyadék belsejében is gáz állapotba kerülnek a részecskék, buborékok alakulnak ki. Forrás csak a forráspont hőmérsékletén létezik. Példa párolgásra: a ruhákat kiteregetjük, ekkor párolog el róla a víz. Ha Napra tesszük, magasabb hőmérsékleten gyorsabban párolog. Erre való a hajszárító is (a hajon levő víz elpárologtatására). Egyéb példák párolgásra: elmosott edény, festék, körömlakk, tó,.. A párolgás sebessége függ a folyadék hőmérsékletétől, a folyadék felületének nagyságától, és az anyagi minőségtől is. Kísérlet: papírra csöpögtetett szesz hamarabb elpárolog, mint a víz.

A párolgáshoz szükséges hőt a párolgó anyag a környezetétől vonja el. A párolgás hőt von el a környezetétől, lehűti azt. Példa: Ha a vízből kijövünk, fázunk a párolgás miatt. A fagyasztó spray lehűti a sérült testrészt a gyors párolgás miatt. A forráspont függ a külső nyomástól. Alacsonyabb hőmérsékleten a forráspont csökken, magasabb hőmérsékleten nő. Pl. magas hegyen a víz forráspontja alacsonyabb. Kuktában pedig magasabb a folyadék felett a nyomás, a víz forráspontja magasabb, mint 100 C, magasabb hőmérsékleten lehet főzni. Kísérlet: Búra alól kiszivattyúzva a levegőt, csökken a nyomás, az ott levő pohárban levő víz alacsonyabb hőmérsékleten felforr. Példa lecsapódásra: hideg reggeleken a levegőben levő vízgőz lecsapódik a fűre, ablakokra, tárgyakra és vízréteget alkot, fürdéskor a fürdőszoba falára, tükörre lecsapódik a gőz Példa fagyásra: különböző anyagoknak más a fagyáspontja: pl. a sós víz fagyáspontja alacsonyabb, mint a normál vízé, ezért az út sózásával meg lehet akadályozni a 0 C-on bekövetkező fagyást. Járművekbe olyan hűtőfolyadékot töltenek, amik nem fagynak meg 0 C-on, hanem 20 30 C-on.

Szublimáció: szilárd anyagból légnemű Példa: a jód szobahőmérsékleten szublimál, a molyirtónak használt naftalin is, a szárazjég (szilárd szén-dioxid) szublimál A halmazállapotváltozásokhoz szükséges hőmennyiség: Olvadáshő: 1 kg anyag megolvadásához szükséges hőmennyiség. Egyenlő a fagyáshővel, ami ugyanakkora, csak nem átadni kell, hanem elvonni, hogy a folyadék megfagyjon. Jele: L o, mértékegysége: J/kg m kg anyag olvadásához szükséges hőmennyiség: Q = L o m Forráshő: 1 kg anyag teljes felforrásához szükséges hőmennyiség. Jele: L f, mértékegysége: J/kg m kg anyag felforrásához szükséges hőmennyiség: Q = L f m Párolgáshő: 1 kg anyag teljes elpárolgásához szükséges hőmennyiség. Jele: L p, mértékegysége: J/kg m kg anyag felforrásához szükséges hőmennyiség: Q = L p m

Hőátadás hőmérséklet grafikon: - A szilárd tárgyat melegítve nő a hőmérséklete az olvadáspontig. - Tovább melegítve, amíg el nem olvad teljesen, a hőmérséklete nem változik. - olvadás - Amikor teljesen megolvadt, melegítve a hőmérséklete megint nő, amíg el nem éri a forráspontot. - folyadékként melegszik - A forrásponton marad a hőmérséklete, amíg teljesen fel nem forr. - forrás - Felforrás után a gőz, gáz melegítésekor a hőmérséklete tovább nő. - légneműként, gáz állapotban melegszik Példa : a jég víz vízgőz átalakulás grafikonja: Az átadott hő (Q) - halmazállapot-változáskor: (olvadás, forrás) Q=L m - melegedéskor (vagy lehűléskor): Q=c m ΔT

Egy kísérlet, amiben szerepel forrás, lecsapódás, gáz nyomása: Italos fémdobozba (lehet 5 dl-es vagy 3,3 dl-es) töltünk egy kis vizet. Felforraljuk. Amikor a palack tetején levő lyukból erősen jön ki a gőz, fejjel lefelé belefordítjuk hideg vízbe. Ennek hatására a palack összeroppan. Magyarázat: A forrásban levő víz gőze megtölti a palackot és a benne levő levegőt kiszorítja. A hideg vízbe fordítva lehűl a gőz és lecsapódik a palack belső falára. Így kevesebb lesz a gőz és gáz (levegő) a palackban. Ha kevesebb a gőz és levegő a palackban, akkor kisebb a nyomása (kevesebb részecskének kisebb a nyomása). A nagyobb külső légnyomás összenyomja a palackot.