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

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

Hőtan I. főtétele tesztek

Termodinamika. Belső energia

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

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

Termodinamika (Hőtan)

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Digitális tananyag a fizika tanításához

Termodinamikai bevezető

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

Klasszikus zika Termodinamika I.

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

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

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

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

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Termodinamika. 1. rész

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

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

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

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

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

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

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

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

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

Légköri termodinamika

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

Feladatlap X. osztály

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

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

Termodinamika. Tóth Mónika

4. Jellegzetes állapotváltozások; leírásuk: p-v, T-S, H-S diagramokban

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 20.

A termodinamika törvényei

Munka- és energiatermelés. Bányai István

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

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

Műszaki hőtantermodinamika. Műszaki menedzsereknek. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

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

Hőtan főtételei. (vázlat)

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

Feladatok gázokhoz (10. évfolyam) Készítette: Porkoláb Tamás

Gáztörvények tesztek

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

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

ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Biológia tagozat. Fizika 10. osztály. I. rész: Hőtan. Készítette: Balázs Ádám

Feladatok gázokhoz. Elméleti kérdések

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

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

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

Mivel foglalkozik a hőtan?

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

21. A testek hőtágulása

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

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

Hőtan 2. feladatok és megoldások

Klasszikus zika Termodinamika III.

Termodinamika. Tóth Mónika

Műszaki termodinamika (G+E) I. 1. előadás Bemutatkozás, a félév menete, állapotjelzők, gáztörvények, nulladik főtétel

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

Fizika összefoglaló kérdések (11. évfolyam)

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

f = n - F ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév

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

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

TRANSZPORT FOLYAMATOK MODELLEZÉSE

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

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

HŐTAN. Az anyagok melegségének mérésére hőmérsékleti skálákat találtak ki:

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz I.

ATMH A: / A: / A: / B: / B: / B: / HŐTAN ÍRÁSBELI RÉSZVIZSGA Munkaidő: 150 perc. Dátum: Tisztelt Vizsgázó! Pontszám: SZ: J.V.: i.j.v.

Fizika 1i (keresztfélév) vizsgakérdések kidolgozása

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

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

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 2.

Vizsgatémakörök fizikából A vizsga minden esetben két részből áll: Írásbeli feladatsor (70%) Szóbeli felelet (30%)

Termodinamika. hőtan. termosztatika. termodinamika

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 27.

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

Ideális gáz és reális gázok

MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Fizika minta feladatsor

8. Belső energia, entalpia és entrópia ideális és nem ideális gázoknál

Megjegyzések (észrevételek) a szabad energia és a szabad entalpia fogalmához

Termodinamika és statisztikus mechanika. Nagy, Károly

Evans-Searles fluktuációs tétel

Visy Csaba Kredit 4 Heti óraszám 3 típus AJÁNLOTT IRODALOM. P. W. Atkins: Fizikai kémia I.

Általános Kémia, 2008 tavasz

Szakmai fizika Gázos feladatok

Bolyai Farkas Országos Fizika Tantárgyverseny 2014 Bolyai Farkas Elméleti Líceum Marosvásárhely X. Osztály. Válaszoljatok a következő kérdésekre:

Carnot körfolyamat ideális gázzal:

Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Előfeltétel (tantárgyi kód)

Átírás:

Ez egy gázos előadás lesz! ( hőtana) Dr. Seres István

Kinetikus gázelmélet gáztörvények Termodinamikai főtételek fft.szie.hu 2 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Kinetikus gázelmélet Az ideális gáz állapotjelzői: Extenzív állapotjelzők p nyomás T hőmérséklet (Kelvin!) Intenzív állapotjelzők V térfogat n molszám fft.szie.hu 3 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Kinetikus gázelmélet Nyomás értelmezése: F p F A ma m dv dt di dt N 2m0 v p Rugalmas ütközés: At lendület iránya változik erő nyomás fft.szie.hu 4 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Kinetikus gázelmélet Hőmérséklet értelmezése: Brown mozgás (Hőmozgás) Ekvipartíció tétel: Termikus egyensúlyban levő gázra minden részecske minden szabadsági fokára azonos energia jut szabadsági fok: független energiatárolási lehetőségek száma 3, nemesgázokra (He, Ne, Ar, f = 5, kétatomos gázokra (H 2, N 2, O 2, levegő) 6, a többi esetben fft.szie.hu 5 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Kinetikus gázelmélet Hőmérséklet értelmezése: Brown mozgás (Hőmozgás) Részecske mozgási energiája: 1 3kT 3kT 3kAT 3RT 3 m v 2 0 kt v m M 0 M M 2 2 A Például 27 C-on O 2 : v = 484 m/s fft.szie.hu 6 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Kinetikus gázelmélet Hőmérséklet értelmezése: Thermoszféra: 600 km 2000 C?! Krauskopf: The Physical Universe,McGraw-Hill Egy űrhajós megfőne, vagy megfagyna? fft.szie.hu 7 Seres.Istvan@gek.szie.hu

állapotegyenlete: p V=N k T p V=n R T pv m M R T n R = N k n R = n A k R = A k fft.szie.hu 8 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Gáztörvények p V=n R T (ha n = állandó) pv T nr állandó Egyesített gáztörvény p=állandó izobár V T állandó V=állandó izochor p T állandó T=állandó izoterm pv állandó Gay-Lussac I. Gay-Lussac II. Boyle-Mariotte fft.szie.hu 9 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Gáztörvények Adiabatikus állapotváltozás: A hőszigetelt rendszer állapotváltozása Poisson egyenletek: κ = c p = f + 2 c V f p V κ = áll, T V κ 1 = áll 5/3, nemesgázokra (He, Ne, Ar, 7/5, kétatomos gázokra (H 2, N 2, O 2, levegő) 8/6, a többi esetben Gyakorlatban:Nagyon gyors lefolyású folyamatok szifonpatron kiszúrása után a gáz tágulása Motorban a dugattyú összenyomja a gázt fft.szie.hu 10 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Gáztörvények p-v diagramm pv p T=állandó izoterm állandó p p=állandó izobár c V V T állandó V=állandó izochor állandó fft.szie.hu 11 Seres.Istvan@gek.szie.hu p T adiabatikus V

Termodinamika I. főtétele: U = Q + W U - belső energia Q hő W munka fft.szie.hu 12 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika I. főtétele: Részecskék mozgásából származó összes mechanikai energia Q = c m t (felvett vagy leadott) hő A gázoknak folyamatfüggő a fajhője! fft.szie.hu 13 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika I. főtétele: W munka (ha p állandó) dw =F dx = (p A) dx W = p (A dx) = p dv A x F W előjele: - ha a gáz tágul + ha a gáz térfogata csökken fft.szie.hu 14 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika I. főtétele: U Q W (p-v görbe alatti terület) Izochor c V m t Q=U 0 Izobár c V m t c p m t -p V Izoterm 0 Q= - W nrt ln Adiabatikus c V m t 0 W=Q V V 2 1 fft.szie.hu 15 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika I. főtétele Feladat A x 2 dm 2 alapterületű, könnyen mozgó dugattyú mozgórésze 3 dm hosszú 27 C-os levegőoszlopot zár el a külső környezettől (p=10 5 Pa = állandó). Mennyi hőt kell a gázzal közölni, hogy 1 dm-el megnőjön a hossza? Mennyivel nő meg eközben a belső energiája? (c p = 996 J/kg C, M = 29 g/mol - táblázat ) fft.szie.hu 16 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamikai körfolyamat hatásfoka p Az ábrán látható körfolyamatot 0,8 mol oxigénnel (M=32 g/mol) végeztetjük. Mekkora a körfolyamat hatásfoka? p A p D D A V D B V C Adatok: p A = p B = 3 10 5 Pa, p C = p D = 2 10 5 Pa, V A = V D = 12 liter, V B = V C = 15 liter (c V = 653 J/kg C táblázat) C V fft.szie.hu 17 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamikai körfolyamat hatásfoka m = n M = 0,8 32 g/mol = 25,6 g T pv n R p A p D A D V D p (10 5 Pa) V (m 3 ) T (K) A 3 0,012 541 B 3 0,015 677 C 2 0,015 451 D 2 0,012 361 B C V C V fft.szie.hu 18 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamikai körfolyamat hatásfoka U Q W p A A B Izochor U=Q c V m T 0 Izobár c V m T c p m T -p V p D D V D C V C V U Q W AB Izobár 2270 J 3170 J -900 J BC Izochor -3780 J -3780 J 0 CD Izobár -1500 J -2100 J 600 J DA izochor 3010 J 3010 J 0 Összesen 0 300 J - 300 J fft.szie.hu 19 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamikai körfolyamat hatásfoka W Q 300J 2270J 3010J 0,057 p A p D D A B C = 5,7 % V D V C V Megjegyzés: W a téglalap által határolt terület (W = p V = 10 5 0,003 = 300 J) fft.szie.hu 20 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika II. főtétele (folyamatok iránya) Hő csak hidegebb hely felől melegebb hely fele áramolhat Nincs olyan periodikus körfolyamat, ami során a gáz csak egy hőtartállyal áll kapcsolatban A hőt nem lehet 100% hatásfokkal mechanikai munkává alakítani Folyamatok irányának számolhatóvá tétele: entrópia fft.szie.hu 21 Seres.Istvan@gek.szie.hu

Termodinamika II. főtétele Entrópia (S) S = k ln w Ahol k Boltzmann állandó, w termodinamikai valószínűség II. főtétel: a spontán folyamatokra: S 0 Entrópia-változás meghatározása: S = Q T, ha T állandó S = c m ln T 2, ha T változik T 1 fft.szie.hu 22 Seres.Istvan@gek.szie.hu