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

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

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

Termodinamika. Belső energia

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

TestLine - Fizika hőjelenségek Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Termodinamika. 1. rész

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Légköri termodinamika

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

Halmazállapot-változások

Termodinamika (Hőtan)

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

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

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

Digitális tananyag a fizika tanításához

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

Hőtan I. főtétele tesztek

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

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

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

Halmazállapotok. Gáz, folyadék, szilárd

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

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

Mivel foglalkozik a hőtan?

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

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

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

A hő terjedése (hőáramlás, hővezetés, hősugárzás)

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

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

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

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

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál

Szabadentalpia nyomásfüggése

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

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

FOLYADÉK rövidtávú rend. fagyás lecsapódás

A halmazállapot-változások

Termodinamikai bevezető

Hőtan 2. feladatok és megoldások

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

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

A nyomás. IV. fejezet Összefoglalás

Halmazállapot-változások (Vázlat)

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Az előadás vázlata: Állapotjelzők: Állapotjelzők: Állapotjelzők: Állapotjelzők: nagy közepes kicsi. Hőmérséklet, T tapasztalat (hideg, meleg).

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Feladatlap X. osztály

Művelettan 3 fejezete

Fizika minta feladatsor

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

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

óra C

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

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

Termodinamika. Tóth Mónika

A termodinamika törvényei

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

Kémia I. 6. rész. Halmazállapotok, halmazállapot változások

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

Elméleti kérdések és válaszok

Ideális gáz és reális gázok

Hőtan főtételei. (vázlat)

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

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

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

Termodinamika. Tóth Mónika

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 6.

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

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

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

HŐTAN. Az anyagok melegségének mérésére hőmérsékleti skálákat találtak ki:

tema08_

Komplex természettudomány 3.

5. előadás

TestLine - Fizika 7. évfolyam folyadékok, gázok nyomása Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. évfolyam folyadékok, gázok nyomása Minta feladatsor

HIDROSZTATIKA, HIDRODINAMIKA

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

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

(2006. október) Megoldás:

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

AZ ANYAGI HALMAZOK ÉS A MÁSODLAGOS KÖTÉSEK. Rausch Péter kémia-környezettan

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

Newton törvények, lendület, sűrűség

A TERMODINAMIKA I. AXIÓMÁJA. Egyszerű rendszerek egyensúlya. Első észrevétel: egyszerű rendszerekről beszélünk.

Energiaminimum- elve

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

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

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

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

Gáztörvények tesztek

Átírás:

Kísérletek: 1 2 3 4

A hőmérséklet változtatásával a szilárd testek hosszméretei megváltoznak, mégpedig melegítéskor általában növekednek. Ez azzal magyarázható, hogy a szilárd testet alkotó molekulák rezgőmozgásának az amplitúdója növekszik, és ezáltal a test nagyobb teret tölt ki.

A testek egyirányú méretének a hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező változása. Ha a test hossza t 1 hőmérsékleten l 0, akkor t = t 2 t 1 hőmérsékletváltozás hatására ezen mérete l l 0 t értékkel változik meg, a megváltozott hosszúsága tehát: l l Az arányossági tényező a test anyagi minőségétől függő lineáris vagy vonalas hőtágulási együttható. 0 1 t2 t1

Hidak tágulása: görgők, tágulási hézagok Vasúti sínek: tágulási hézagok, erős alap Távvezetékek: nyáron jobban lelógnak Csövek: meghajlított szakaszok (líra) Vasbeton: együtt kell táguljanak Lakk, zománcrétegek: megrepedeznek ha nem együtt tágulnak Üvegedények: hírtelen hőhatásra megrepedhetnek (hőálló üvegek)

Hőmérsékletváltozás hatására a testek felülete is megváltozik. Ha a test felülete t 1 hőmérsékleten A 0, akkor t = t 2 t 1 hőmérsékletváltozás hatására ezen mérete A A 0 2 t értékkel változik meg, a megváltozott felületre az alábbi összefüggés adódik: A A 2 0 1 t t 2 1

A testek térfogatának hőmérsékletváltozás hatására történő növekedése. Ha a szilárd test térfogata t 1 hőmérsékleten V 0, akkor t = t 2 t 1 hőmérsékletváltozás hatására ezen mérete V V 0 3 t értékkel változik meg, a megváltozott térfogatra az alábbi összefüggés adódik: V V 3 0 1 t t 2 1

Nincs meghatározott alakjuk, így velük kapcsolatban csak térfogati hőtágulásról beszélünk. Ha a kezdeti térfogat t 1 hőmérsékleten V 0, akkor t = t 2 t 1 hőmérsékletváltozás hatására a térfogat V V 0 t értékkel változik meg, a megváltozott térfogatra az alábbi összefüggés adódik: V V 1 t t 0 2 1

Folyadékok esetében β arányossági tényező a az anyagi minőségétől függő térfogati hőtágulási együttható. A folyadékok térfogati hőtágulása lényegesen nagyobb, mint a szilárd testeké. Gázok esetében β = 1/273 [1/K]

lázmérő hőmérő

A víz sűrűsége 4 C-on a legnagyobb, hiszen adott mennyiségű víz térfogata 4 C-on a legkisebb.

A víz kivételes viselkedésének fontos szerepe van a tavak növény és állatvilágának életében olyan vidékeken, ahol a telek hidegek. A legalul elhelyezkedő, legsűrűbb 4 C-os vízben az élőlények áttelelhetnek.

Gázok tulajdonságai: Kitöltik a rendelkezésre álló teret Nagymértékben összenyomhatók A részecskék rendezetlen hőmozgást végeznek Modellezés: golyómodell (ideális gázmodell)

Az ideális gáz jellemzői: A molekuláik térfogata elhanyagolható a gáz térfogatához képest. A gázmolekulák az egymáson történő rugalmas ütközésen kívül nincsenek kölcsönhatásban. A részecskék egymással és a tartóedény falával tökéletesen rugalmasan ütköznek. (ebből származik a gáz nyomása) Két ütközés között egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek.

Tyndall jelenség A nyugvó levegőben lévő por- és füstrészecskék kavargó mozgását láthatjuk, amikor megvilágításkor a fényt visszaverik. Diffúzió Folyadékok és gázok külső hatás nélküli keveredése. (a kölni illata kis idő után a szoba másik végében is érződik)

Azokat a fizikai mennyiségeket nevezzük így, amelyekkel egy adott gáz állapota megadható. neve jele mértékegysége nyomás (p) [Pa] térfogat (V) [m 3 ] hőmérséklet (T) [K] mólszám (n) mól

1. Összeadódó (extenzív) tömeg (m) térfogat (V) 2. Kiegyenlítődő (intenzív) hőmérséklet (T) nyomás (p)

A nyomóerő és a nyomott felület hányadosa. F definíciója: p Jele: p Ν mértékegysége: 2 m ahol a nyomott felület A (pascal)

A hőmérséklet jellemzésére különböző hőmérsékleti skálákat alkalmaznak, amelyek két alappontja a víz olvadás - és forráspontja. Leggyakrabban a Celsius-skálát használják. Kelvin-skála Celsius-skála A fizikában a Kelvin-skála használatos (SIalapegység). E kettő beosztása egyforma, csak a 0 pontjuk tér el: 0 C = 273,16 K. T= t + 273

A gázok állapotjelzői közötti kapcsolatot adja meg. p V n R T n m valamint R k N A R egyetemes gázállandó N A Avogadro-állandó k Boltzmann-állandó M moláris tömeg [R] = 8,31 J / mol. K [N A ] = 6,2. 10 23 1 / mol [k ] = [R] / [N A ]= 1,38. 10-23 J/K [M] = kg/mol (SI), g/mol

Az állapotegyenletet tehát többféle alakban adhatjuk meg. T R N N T R M m T R n V p A T k N T N k N N T R n V p A A

Állandó tömegű gáznak, ha egy folyamatban változik a térfogata, nyomása és hőmérséklete, akkor p V T állandó

Ha a gáz állapotjelzői megváltoznak, akkor az általános gáztörvény alapján a következő kapcsolat érvényes p 1 V T 1 1 p 2 T V 2 2

Izotermikus állapotváltozás T= állandó p V áll. p V T áll. Izobár állapotváltozás p = állandó V T áll. Izochor állapotváltozás V = állandó p T áll.

A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó hőmérsékletű gáz nyomása és térfogata fordítottan arányos. pv állandó Robert Boyle 1627-1691 Boyle-Mariotte törvénye Edmé Mariotte 1620-1684 Animációk: 1. 2.

A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó nyomású gáz térfogata és hőmérséklete egyenesen arányos. Gay-Lussac I. törvénye V T állandó Animációk: 1. 2.

A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó térfogatú gáz nyomása és hőmérséklete egyenesen arányos. Gay-Lussac II. törvénye p állandó T Luis Joseph Gay-Lussac 1778-1850 Animációk: 1. 2.

Az anyagok lehetséges állapotai, a fizikai körülményektől (nyomás, hőmérséklet) függően. Az anyagokat általában a normál körülmények között jellemző állapotuk alapján soroljuk be szilárd, folyékony vagy gáz, illetve plazma halmazállapotba. film

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos testekben szabályos térbeli rácsot alkotva. Amorf testekben (pl. viasz, üveg) a részecskék szabálytalanul helyezkednek el, ezek tulajdonképpen megdermedt, rendkívül nagy viszkozitású folyadékok.

A folyadékok nem rendelkeznek meghatározott alakkal, felveszik a tartó edény alakját; összenyomni azonban nagyon nehéz őket (az ideális jelző folyadékoknál összenyomhatatlanságot jelent). Részecskéik egymáshoz közel, de rendezetlenül helyezkednek el, és egymáshoz képest a hőmérséklettel együtt növekvő sebességgel könnyen elmozdulhatnak.

A nem-newtoni folyadék Szaladgálás a puliszka (kukoricakeményítő és víz keveréke) tetején Hogyan teremtsünk szörnyeket? Folyik-e a szárazjég? A víz túlhűtése. (otthon is elvégezhető kísérlet)

A gázok kitöltik a rendelkezésre álló teret, és könnyen változtatják térfogatukat. Részecskéik egymástól távol vannak, és a hőmérséklettel együtt növekvő sebességgel egymással és az edény falával rugalmasan ütközve rendezetlen mozgást végeznek.

A plazmaállapotban lévő anyag ionizált magas hőmérsékletű gáz. Elektronokból és pozitív ionokból áll. Kifelé általában elektromosan semleges. A képen egy plazma hajtóműben láthatók a kiáramló ionizált magas hőmérsékletű gázok.

Halmazállapot-változásnak azt az átalakulást nevezzük, amikor az anyag egyik halmazállapotából a másikba jut. Hőmérséklet, vagy nyomás emelkedésekor: szilárd olvadás folyékony párolgás, forrás gáz szilárd szublimáció gáz Hőmérséklet, vagy nyomás csökkenésekor: gáz lecsapódás vagy kondenzáció folyadék fagyás szilárd gáz kicsapódás szilárd

Olyan halmazállapot-változás, mely során az anyag szilárdból folyékony állapotba megy át. Attól kezdve, hogy a szilárd test hőmérséklete elérte az anyagi minőségére jellemző olvadáspontot (T o ), a felvett hő nem a test melegítésére, hanem a részecskéit összetartó kémiai (ionos, fémes, kovalens) kötések felbontására fordítódik.

Egységnyi tömegű olvadásponton levő szilárd anyag megolvasztásához szükséges hő. Az olvadáshő a kristályszerkezet felbontásához szükséges. L o Q olvadás m L o J kg Amorf anyagoknál kristályszerkezet hiányában nem beszélhetünk olvadáshőről.

Az a folyamat, mely során az anyag folyékony halmazállapotból szilárd halmazállapotba kerül. Az anyag hőmérséklete addig csökken, amíg eléri a fagyáspontot T f /amely megegyezik az olvadásponttal T o /, ezt elérve a hőmérséklet állandó marad egészen addig, amíg az egész folyadék meg nem fagy.

Az anyagi minőségtől és a külső nyomástól. gyakorlati példák: újrafagyás (regeláció) jelensége: Ha egy vékony acélhuzal két végére két egyforma súlyt akasztunk majd azt átvetjük egy jégtömbön, egy idő után az acélhuzal áthalad a jégtömbön.

korcsolya: Ugyanezen jelenségre alapoznak a korcsolyázók. A kis élfelületű korcsolya nagy nyomást gyakorol az éppen alatta levő jégre, amely kissé megolvad és a keletkező vékony vizes jégen csúszik a korcsolya.

Egységnyi tömegű fagyásponton levő folyadék fagyásakor felszabaduló hő. Lf Q f m Lf J kg Egy test fagyásakor ugyanakkora hő szabadul fel, mint amennyi a megolvasztásához szükséges, ezért : L f Lo

Olyankor alakul ki, amikor a folyadékokat - folyadék állapotban tartva - fagyáspontjuk alá hűtik. Ez az állapot instabil. A túlhűtött folyadék, ha megzavarják, az adott hőmérsékleten stabil szilárd állapotba megy át. Túlhűtött állapot jön létre a felhőkben, a jégkristályok képződése előtt, tavak felületének befagyásakor és liofilizálásnál.

A forráspont alatti folyadék gáz átmenet. Párolgás közben a folyadék felszínén levő részecskék némelyike elszakad a folyadéktól, lévén akkora a mozgási energiája, hogy le tudja győzni a folyadék belseje felé ható kohéziós (azonos részecskék között ható vonzó) erőt. Párolgáshő: egységnyi tömegű, adott hőmérsékletű folyadék elpárolgásához szükséges hő. Jele: L L p, p J kg L p Q párolgás m

a párolgás sebessége függ a folyadék anyagi minőségétől (Az alkohollal átitatott szűrőpapír hamarabb megszárad, mint a vízzel átitatott.) a párolgás sebessége függ a párolgó felület nagyságától (A négyrét hajtott papír lassabban szárad meg, mint a kiterített.) a párolgás sebessége függ a folyadék hőmérsékletétől (Előmelegített fémkorongra csöppentett folyadék hamarabb elpárolog, mint az előmelegítés nélkülire csöppentett.) a párolgás sebessége függ a környezet páratartalmától (A lap, amelyik mellett fújással lecsökkentjük a páratartalmat, előbb szárad meg, mint amit nyugodtan hagyunk.

Forrás akkor következik be, ha már nem csak a folyadék felülete párolog, hanem a belsejében lévő gőzbuborékok is a felszínre emelkednek. A forrás egy adott hőmérsékleti ponton, a forrásponton (T f ) indul meg. A folyadék hőmérséklete forrás közben állandó marad. A forráspont értéke függ: a folyadék anyagi minőségétől, a folyadék felszíne fölötti levegő és gőz keverékének nyomásától. A külső nyomás csökkenésekor a forráspont csökken, növekedésekor pedig növekszik.

Egységnyi tömegű forrásponton levő folyadék elforralásához szükséges hő. Jele: Lf, Lf J kg L f Q forrás Forráspontnak azt a hőmérsékletet nevezzük, amikor a gőz nyomása egyenlő a külső nyomással. A folyadék kisebb nyomáson (pl. a magasabb hegyeken) alacsonyabb hőmérsékleten forr, nagyobb nyomáson (pl. a kuktafazékban) magasabb. m A forráspont jellemző az adott anyagra.

A lecsapódás az a halmazállapot-változás, amely sorén a légnemű anyag folyékonnyá válik. A lecsapódási hő az egységnyi tömegű forrásponton levő gőz lecsapódásakor felszabaduló hő. L l Q lecsapódás m L l J kg Egy test lecsapódásakor ugyanakkora hő szabadul fel, mint amennyi az elforralásához szükséges, ezért: L L l f

A szilárd fázis átmenete közvetlenül légnemű fázisba, más szóval a szilárd anyag párolgása. Légköri nyomáson szublimáló anyag pl. a szilárd szén-dioxid (szárazjég) és a jód vagy a kámfor. Szárazjég (szilárd szén-dioxid (CO 2 ) Valamennyire minden anyag szublimál, ezért érezzük illatát, szagát sok szilárd anyagnak is.

A felhő a légkörben lebegő apró vízcseppek és/vagy jégkristályok halmaza. A talaj közelében lévő formája a köd. ónos eső: túlhűlt vízcseppekből álló eső, a cseppek a talajra érve az ütődéstől megfagynak. A zúzmara a csapadéknak az a formája, amikor valamely felületet átlátszatlan jégréteg von be. A harmat éjszaka keletkezik, amikor a növényzeten és a talajközeli felületeken lecsapódik a nedvesség. A dér akkor jön létre, ha a levegő hőmérséklete fagypontra vagy az alá süllyed, párakicsapódást idézve ezzel elő.

Adott halmazállapotban a hőmérséklet-változás során bekövetkező energiaváltozás: E b = Q = c m t A halmazállapot-változás során : E b = Q = L m A termikus kölcsönhatások során: Q le = Q fel Az egyik által leadott hő megegyezik a másik által felvett hővel.

Hővezetés: Főleg szilárd anyagokra jellemző. A részecskék rezgési állapotukat, energiájukat adják tovább. Jó hővezetők: pl. fémek Rossz hővezetők /hőszigetelők/: pl. fa, műanyag Hőáramlás: a folyadékokra és gázokra jellemző hőterjedési folyamat. pl. tengeri áramlások, kéményekben létrejövő huzat Hősugárzás: A hőterjedés olyan módja két test között, amikor a testek között nincs közeg, vagy az számottevően nem melegszik át. A test által sugárzott hő függ a test hőmérsékletétől, színétől, érdességétől.

Termodinamika Belső energia Egy rendszer belső energiáját az alkotó részecskék mozgási energiájának és a részecskék közötti kölcsönhatásból származó potenciális energiák teljes összegeként határozhatjuk meg. A jele E b, mértékegysége a J (joule).

Termikus kölcsönhatás Ha két különböző hőmérsékletű test érintkezik, akkor hőmérsékletkiegyenlítődés történik. A melegebb test hőt ad le, a hidegebb pedig hőt vesz fel. (Korábban egy un. hőanyag cseréjét feltételezték.)

Szabadsági fok: A belső energia kiszámítása Egy test szabadsági fokainak száma azonos azon független koordináták minimális számával, melyekkel a test helyzete egy vonatkoztatási rendszerhez képest bármely pillanatban leírható.

Szabadsági fokok (f) száma Egyatomos gázok (nemesgázok) esetén f = 3, amely a haladó mozgásból származik. Kétatomos gázoknál (pl. O 2 ) f = 5, amelyből 3 a haladó mozgásból, 2 pedig a forgómozgásból következik. Három vagy többatomos gázok esetén f = 6, amelyből 3 a haladó mozgásból, 3 pedig a forgómozgásból származik.

Ha az adott részecskének f szabadsági foka van, akkor energiája átlagosan ε = f k T. 2 A rendszer azonos részecskékből áll, ezt N-nel (a részecskék számával) megszorozva kapjuk a rendszer belső energiáját:

I. főtétel: A hőtan főtételei Egy test belső energiájának változása egyenlő a testnek hőközléssel átadott energia és a testen végzett munka összegével. II. főtétel: E b Q W A hő magától csak a melegebb helyről a hidegebbre mehet át: a természetben a spontán folyamatok iránya olyan, hogy a hőmérsékletkülönbségek kiegyenlítődnek.

A hőtan főtételei III. főtétel: Az abszolút nulla hőmérséklet tetszőlegesen megközelíthető, de nem érhető el.

Hőkapacitás Egy rendszer hőkapacitása megadja, hogy mennyi hőt (Q) kell közölni a rendszerrel, hogy hőmérséklete (T) egy kelvinnel emelkedjék. Jele: C, mértékegysége: J/K. A hőmennyiség megváltozása egyenesen arányos hőmérséklet -változással. hőkapacitás Q C T a hőmennyiség megváltozása hőmérséklet - változás A hőkapacitás olyan anyagjellemző, amelynek értékét általában kísérleti úton határozzák meg.

Fajhő A fajhő annak a hőnek a számértéke, amely 1 kg tömegű anyag hőmérsékletét 1 C = 1 K-kal emeli. Fajhőnek nevezzük az alábbi mennyiséget. hőkapacitás fajhő c C m Q m T tömeg Megkülönböztetünk állandó térfogaton vett fajhőt c V és állandó nyomáson vett fajhőt c p.

Molhő Számértékileg megadja a mólnyi mennyiségű vegyület vagy elem 1 K-al való felmelegítéséhez szükséges hőmennyiséget. Másképpen: A test mólnyi mennyiségének hőkapacitása. hőkapcítás molhő c M C n Q n T molszám

Q C T Mértékegységek c C m c M C n

Térfogati munka

Ha a gáz tágul ( V > 0) és a külső nyomás nem nulla, akkor a munka negatív, a belső energia csökken ( E b < 0). Ha viszont a gázt környezete összenyomja ( V < 0), akkor a végzett munka pozitív, a belső energia nő ( E b > 0). A végzett munka tehát: W = - p. V A hőelmélet I. főtétele így a következő alakban írható fel: E b Q p V

A gázok állapotváltozásai az I. főtétel alapján Izotermikus állapotváltozás során a gázzal közölt hőmennyiség (Q) teljes egészében a környezetnek adódik át mechanikai munkavégzés (W) formájában, illetve a gázon végzett mechanikai munka számértéke megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amelyet a gáz az állapotváltozás során a környezetének lead. mivel T= állandó T = 0 E b = cmt = 0 ezért Q = W = - pv

Az Izobár állapotváltozás (p = áll.) során a térfogati munka értéke: W = - pv = - p(v 2 - V 1 ) Az első főtétel ezen állapotváltozásra érvényes alakja a következő: Q c p m T E b p V c v m ( T T ) p ( V V 2 1 2 1) )

Izochor állapotváltozás (V = áll.) A folyamat során a gáz térfogati munkát nem végez, a gáz belső energiájának megváltozása egyenlő a gázzal közölt hőmennyiség értékével: Q E b c v m T

Adiabatikus állapotváltozás

Adiabatikus állapotváltozás ábrázolása p p 2 2 p 1 1 T 1 T 2 v v 2 v 1

Az első főtételben szereplő mennyiségek közül a közölt hőmennyiség (Q) értéke zérus, vagyis a gáz által végzett térfogati munka (W) éppen egyenlő a gáz belső energiájának megváltozásával, vagyis E b = W