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

Hasonló dokumentumok
Carnot körfolyamat ideális gázzal:

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

Termodinamika (Hőtan)

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

Termodinamikai bevezető

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

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

Légköri termodinamika

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

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

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

Klasszikus zika Termodinamika III.

Munka- és energiatermelés. Bányai István

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

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

Axiomatikus felépítés az axiómák megalapozottságát a felépített elmélet teljesítképessége igazolja majd!

Termodinamika. 1. rész

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

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

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

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

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

I. kérdéscsoport: Termodinamikai modellek

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

Kísérleti Fizikai Tanszék Előadó: K, G

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

Kvantum termodinamika

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

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

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Termodinamika. Belső energia

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

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

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

Digitális tananyag a fizika tanításához

Klasszikus zika Termodinamika I.

Feladatok gázokhoz. Elméleti kérdések

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Gázok. Készítette: Porkoláb Tamás

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

Mivel foglalkozik a hőtan?

Virtuális elmozdulások tétele

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

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

Molekuláris dinamika. 10. előadás

Hőtan I. főtétele tesztek

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

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

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

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

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

KISÉRLETI FIZIKA III. Optika-Termodinamika Bevezetés 1. (IX. 13)

mérlegegyenlet. ϕ - valamely SKALÁR additív (extenzív) mennyiség térfogati

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Feladatok gázokhoz (10. évfolyam) Készítette: Porkoláb Tamás

Lagrange és Hamilton mechanika

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

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

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

A TételWiki wikiből 1 / 17

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

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

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

5. Állapotegyenletek : Az ideális gáz állapotegyenlet és a van der Waals állapotegyenlet

Ez mit jelent? Ahány könyv annyi interpretáció, annyi diszciplína kerül bele.

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

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

MUNKA- ÉS ENERGIATÉTELEK

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Atomenergetikai alapismeretek

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

TANMENET FIZIKA. 10. osztály. Hőtan, elektromosságtan. Heti 2 óra

Termodinamika. hőtan. termosztatika. termodinamika

Ideális gáz és reális gázok

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

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

Evans-Searles fluktuációs tétel Crooks fluktuációs tétel Jarzynski egyenlőség

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

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

4. témakör. Termodinamikai alapok, energiaátalakítás

2. Energodinamika értelmezése, főtételei, leírási módok

Lagrange egyenletek. Úgy a virtuális munka mint a D Alembert-elv gyakorlati alkalmazását

Univerzalitási osztályok nemegyensúlyi rendszerekben, Ódor Géza

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

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

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

V e r s e n y f e l h í v á s

Vezetők elektrosztatikus térben

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

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

Feketetest sugárzás. E = Q + W + W sug. E = Q + W + I * dt. ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan (XI.

A termodinamika törvényei

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

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

Átírás:

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 2. (X. 25) Gibbs féle fázisszabály (0-dik fıtétel alkalmazása) Intenzív állapotothatározók száma közötti összefüggés: A szabad intenzív paraméterek /f/ (független intenzívállapothatározók) száma fázisonként (F) eggyel kevesebb, mint a kölcsönhatások száma (n). f = n - F 1. Homogén rendszer (F=1) n=3 (mech., term., anyagi kölcsh.) f szabad. = 2 (p, T -sík) 2. Kétfázis együttléte (F=2) n=3 (mech., term., anyagi kölcsh.) f szabad. = 1 (p, T -vonal) 3. Háromfázis együtt (F=3) /hármaspont/ n=3 (mech., term., anyagi kölcsh.) f szabad. = 0 (p h.,t h. pont) 1

p szil. p foly. T kr. foly. p kr gáz T h gáz T T szil. (foly+ gız) T kr p h.p. gız (foly.+szil.+ gız) T h.p. Fázis: E = E(S,, N) Állapotegyenlet jellemez! / pl: E gáz = 3/2 NkT ; p= NkT; E= 2/3 p / n kölcsönhatáshoz n+1 extenzív és n intenzív paraméter tartozik. Az E, S,, N -közül az E kiemelt, a többi a kölcsönhatásokhoz rendelt. /S ún. rejtett paraméter, új extenzív állapothatározó (term. kölcs.hat.), innen az extenzív többlet. A µ egy új intenzív állapothatározó (anyagi kölcsönhatás). / 2

! y k r - a k. (1 n) kölcsönhatás intenzív paramétere az r. (1 F) fázisban y 1 1 = y 1 2 =... =y 1 F ; y k 1 = y k 2 =... = y k r =... =y k F ; y n 1 = y n 2 =...= y n F f = [n F - n (F-1)] - F (1) = n - F szabad int. par. össz.int. par. összefügg. száma relatív adat számít (áll.egy.redukció) Hıtan: /elsıdlegesen termikus kölcsönhatástan/ Hımérséklet - Hımennyiség I. A hımérséklet kiegyenlítıdik (egyensúly feltétele) A kiegyenlítıdés /az egyensúly/ tranzítív : A Hımérı ; B Hımérı A B A hımérsékletmérés hatásai alapján: - hıtágulás /(T)/ erısen anyagfüggı, hımérık, linearitás (Bimetal, Jenai üveg, kvarc-fém átmenet, víz hıtágulása, fázisanalizis dilatometriával,...) -hımérsékleti skálák - empirikus, - abszulut hımérséklet (ideális gázból /Boyle-Mariotte törv./, Carnot körfolyamatból /η /, statisztikus fizikai alapon /k B /). 3

II. A hımennyiség A hıt közvetlenül nem tudjuk mérni! kalorimetria Hıcsere kell Q le = Q fel (pl. folyadékoknál), és T -t mérünk. Q ~ T c = (1/m) dq/dt fajhı (gyenge hımérséklet függés) c fázisátalakulás = (dq 0; dt = 0) Differenciál calorimetria: dt -t mér, akár + 0.001 C o pontosan (fázisátalakulások, szilárdfázisú reakciók) Q(T) nem létezik! / c(t) sem/, mert Q(T) folyamatfüggı! Q nem állapothatározó! 4

p Q 2 B A Q 1 W 1 A munka és a hı útvonal függése a gázoknál a legnyilvánvalóbb. Hıtani folyamatok gázokkal: p =áll. p p=áll. T 2 T 2 izochor T 1 p T=áll. izobar T 1 p Q = 0 T 2 T 2 izoterm T 1 adiabatikus T 1 5

Hı - Munka (megkülönböztethetı energiatranszport fajták) Q 1 Q 2 és W 1 W 2 (útvonalfüggés van) de! Q 1 + W 1 = Q 2 + W 2 (a végeredmény ugyanaz, útvonal független: f(ab) ) /az AB -re jellemzı/ állapothatározók által adott/ E E def. = belsıenergia; e definició szerint E is állapothatározó (!), ti. a növekménye ( E) által meghatározott ui.: E B = E o + E B o (E o = tetsz. konstans) E teljes = E külsı + E belsı mechanikai szerkezeti (kinetikus, potenciális) (rendezetlen mozgás, atomi potenciál) E = E belsı (= U) E = Q + W 6

E vég -E kezd. = Q + W = Q' + W' bevitt hı közölt munka Mechanikából: W = - p d dw = F ds = p A ds = - p d / de W (p, ) nem létezik, W nem állapothatározó! / azaz dw ( W/ ) d +( W/ p) dp (δw nem teljes differenciál) δw (= -p d) infitezimális munka (korlátozottan érvényő!); δq infitezimális közölt hı de = δq + δw (Hıtan I. fıtétele differenciálisan) Általános érvényő! (jelentése: két nem teljes differenciál összege teljes differenciál) Bizonyos feltételek mellett /kvázisztatikus folyamatokra/: δw = - p d ekkor, /de ez már nem általánosan igaz!/ de = δq - p d 7

Általában: δ W = pd térfogati munkavégzés, δ W = Fsds súrlódási munka, δ W = Udq elektromos munka, δ w = EdP elektromos polarizáció egységnyi térfogatban végzett munkája, ahol P a polarizáció vektora és E az elektromos tér, δ w = HdM mágneses polarizáció egységnyi térfogatban végzett munkája, ahol H a külsı mágneses tér és M a mágnesezettség, δ w σ ijdε ij egységnyi térfogatban végzett deformációs munka, = i, j δ W = γda felületi feszültség munkája, γ a felületi feszültség és A a felület. δq -Fenomenológikusan (makroszkópikusan) csak maradékelven határozható meg. -Mikroszkópikusan: a belsı, élénk, molekuláris mozgásokkal (ütközéssel) adunk át rendezetlen módon energiát (nyüzsi, káosz). 8

Kvázisztatikus folyamatok azok a hıtani folyamatok, melyek során a kezdeti és a vég állapot közötti tartományban is egyensúlyban van a rendszer, azaz állapothatározókkal jellemezhetı. Másszóval pl. a p, diagrammon folytonos görbével ábrázolható folyamatokat nevezzük így. Ez a folyamatok sebességére ad korlátozást. A nyomás hangsebességgel egyenlítıdik ki, tehát a hangsebbességnél jóval lassúbb folyamatok már kvázisztatikusak (, sıt). 9

Ideális gázzal végzett (kvázisztatikus) alapfolyamatok: /E id.gáz = c v m T ; p= (m /M) R T; m = M (N/L) ; R = L k/ Izochor: W= 0 : E= Q = c v m T : Q = c v m T ; Izobár: W= -p : E = c v m T : Q = c v m T + p = c p m T ; (egyatomos id. gázra: c v = 3/2 R/M : kétatomosra: c v = 5/2 R/M: c p - c v = R/M!) Izoterm: W= - p d : E = 0 : Q = -W = p d; (an der Waals gázra E 0!; E = nem csak T -tıl, -tıl is függ!) [ W= - (m/m)rt (1/) d= (m / M) R T ln( kezd / vég ) ] Adiabatikus: W= - pd : E = - pd = c v m dt : Q = 0 [Áll.egy. differenciálisan: pd + dp = (R m / M) dt : de = c v m dt = -pd pd + dp = - (R/M) pd / c v ] [ p κ = áll. : κ= c p /c v : W = - (áll.) (1/) -κ d = = - (áll.) ( vég / kezd. ) -κ+1 / ( -κ +1)] 10