molekularna fizika i termodinamika molekularna fizika i

Download Molekularna fizika i termodinamika Molekularna fizika i

Post on 23-Jan-2017

294 views

Category:

Documents

14 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    Molekularna fizika i termodinamikaMolekularna fizika prouava strukturu i svojstva supstanci polazei od molekularno - kinetike teorije:

    supstance su sastavljene od vrlo malih estica (molekula, atoma i jona) koji se nalaze u stalnom haotinom kretanju.

    Termodinamika prouava uslove transformacije energije u makroskopskim sistemima iz jednog u drugi oblik.

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i temperatura. Specifini toplotni kapacitet (AP149-157)irenje vrstih i tenih tela pri zagrevanju (AP157-162)Gasni zakoni (AP165-169)Jednaina stanja idealnog gasa (AP169-171)Zakoni termodinamike (AP172-174)Adijabatski proces idealnog gasa (AP174-176)Rad gasa pri promeni stanja gasa (AP176-177)Rad kod gasnih izoprocesa (AP177-181)Karnoov kruni proces (AP181-186)

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i temperatura.

    Sva tela su sastavljena od estica koja se neprekidno kreu.

    Kretanje se naziva toplotno kretanje.estice poseduju toplotnu energiju.Oseaj toplog i hladnog zavisi od kinetike energije estica tela sa kojim se dolazi u dodir.

    Dva tela, toplije i hladnije, u kontaktu:estice sa veom kinetikom energijom pri sudaru predaju deo energije esticama sa manjom energijom.To telo koje predaje toplotu kae se da je toplije, a telo koje prima toplotu kae se da je hladnije.Prelaz traje dok se ne uspostavi termika ravnotea - kinetika energija molekula oba tela je ista.

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i temperatura.

    Stepen zagrejanosti nekog tela odreuje se temperaturom.Temperatura kao fizika veliina je mera srednje kinetike energije estica i predstavlja osobinu makroskopske materije sastavljene od veeg broja estica. Temperatura je proporcionalna srednjoj kinetikoj energiji estica tela.

    k - Bolcmanova konstanta,

    T - apsolutna temperatura.

    kTmvE k23

    2

    2

    ==

    J/K1038.1 23=k

  • 2

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i temperatura.

    Kinetika energija uvek pozitivna veliina:apsolutna temperatura uvek pozitivna veliina.

    Na apsolutnoj nuli nema toplotnog kretanja.Tri temperaturne skale:

    Kelvinova,Celzijusova,Farenhajtova.

    Temperatura kljuanja vode

    Temperatura mrnjenja vode

    kTmvE k23

    2

    2

    ==

    [ ] [ ] 15.273+= CtKT oo

    [ ] [ ] 3259

    += CtFT oo

    Molekularna fizika i termodinamikaMerenje temperature.

    Merenje temperature pomou ljudskog ula dodira nije pouzdan metod.Koriste se ureaji za merenje temperature tzv. termometri koji koriste zavisnost neke fizike osobine tela od temperature.Termometar sa tenou:

    tela se ire pri zagrevanju.

    Bimetalni termometar:razliiti metali se razliito irepri zagrevanju.

    0 oC

    100 oC

    led

    Molekularna fizika i termodinamika

    Fleksibilna cev

    h

    Skala

    Merenje temperature.Gasni termometar:

    najprecizniji i najosetljviji ali ne najpraktiniji mera temperature;obino se koristi za badarenje drugih termometara;pricip rada je zasnovan na osobinama irenja gasova pri zagrevanju uz odranje stalne zapremine.

    Oiva

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i specifini toplotni kapacitet.

    Pri kontaktu dva tela razliitih temperatura dolazi do razmene toplote do uspostavljanja termike ravnotee.U toplotnom kontaktu dolazi do promena temperatura tela odnosno do promena unutranje energije.Koliina toplote predstavlja onaj deo unutranje energije tela koje ono razmeni u kontaktu sa drugim telom.Toplota je vid energije pa je jedinica za koliinu toplote dul [J].

  • 3

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i specifini toplotni kapacitet.

    Dodavanjem ili oduzimanjem toplote telu se menja temperatura a promena zavisi od:

    koliine toplote predate telu,mase tela iprirode tela.

    Koliina toplote:

    c - specifini toplotni kapacitet ili specifina toplota:brojno je jednak koliini toplote koju treba dovesti jedinici mase nekog tela, da bi se temperatura tela povisila za jedan stepen,

    tcmttcmQ == )( 12

    Molekularna fizika i termodinamikaToplota i toplotni kapacitet.

    Toplotni kapacitet tela predstavlja koliinu toplote potrebnu da se telo zagreje za jedan stepen:

    Zavisi od:vrste materijala tela,mase tela,temperature tela.

    cmdtdQCk ==

    Molekularna fizika i termodinamikairenje vrstih tela pri zagrevanju.

    Poveanjem tempererature veina tela se iri u svim pravcima, odnosno menja se zapremina tela.

    linearno,povrinsko,zapreminsko.

    Molekularna fizika i termodinamikairenje vrstih tela pri zagrevanju.

    Linearno irenje tela:l0 - duina tapa na temperaturi t0.l - duina tapa na temeperaturi t,l - promena duine tapa,t - promena temperature, - termiki koeficijet linearnog irenja.

    tll = 0

    tlll += 00

    tll

    =

    0

  • 4

    Molekularna fizika i termodinamikairenje vrstih tela pri zagrevanju.

    Povrinsko irenje tela se razmatra kod tela zanemarljive debljine u dva pravca.Pravougaona ploa ivica a0 i b0 zagrevanjem se iri u pravcu ivica:

    Povrina ploe nakon irenja:

    Koeficijent lineranog irenja je mali pa je:

    - koeficijent povrinskog irenja, dvostruko vei od koeficijenta linearnog irenja.

    )1(0 taa += )1(0 tbb +=

    )21()1( 2202

    00 ttStbabaS ++=+==

    )1(0 tSS +=

    0

    2=

    Molekularna fizika i termodinamikairenje vrstih tela pri zagrevanju.

    Slino, za zapreminsko irenje:

    - koeficijent zapreminskog irenja, trostruka vrednost linernog koeficijenta.

    Jednaine za povrinsko i zapreminsko irenje vae za tela bilo kojeg oblika.Promena gustine sa temperaturom:

    )1(0 tVV +=

    t+=

    10

    Vm

    =

    3=

    Molekularna fizika i termodinamikairenje tenih tela pri zagrevanju.

    Tenosti zauzimaju oblik suda u kome se nalaze.Zapremnsko irenje po zakonu:

    Tenosti se nalaze u sudovima koji se pri zagrevanju takoe ire:

    vana je razlika koeficijenata zapreminskog irenja tenosti i materijala suda:

    t>s nivo tenosti u kapilari se penje,t

  • 5

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Izotermiki proces. Bojl-Mariotov zakon.Pri konstantnoj temperaturi zapremina date koliine gasa obrnuto je proporcionalna pritisku.Proizvod pritiska i zapremine odreene koliine gasa pri stalnoj temperaturi je konstantan.Promena stanja gasa pri stalnojtemperaturi naziva se izotermiki proces.Svakoj temperaturi odgovara

    odreena hiperbola - izoterma.

    const00 == pVVp

    p

    V2

    1

    T2 > T1

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Izobarski proces. Gej-Lisakov zakon.Promena stanja gasa pri stalnom pritisku naziva se izobarski proces.Proces promene stanja odreene mase idealnog gasa pri stalnom pritisku eksperimentalno je ustanovio Gej-Lisak 1802. godine.Zapremina odreene mase gasa pri stalnom pritisku linerano se menja sa temperaturom.

    V0 - zapremina na 0C,V - zapremina na t C, - termiki koeficijent zapreminskogirenja gasa:

    Gej LisakFrancuski fiziar i hemiar(1778-1850)

    )1(0 tVV +=

    1K15.273

    1 =

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Izobarski proces. Gej-Lisakov zakon.Zavisnost promene zapremine sa

    temperaturom odreena je pravimlinijama - izobarama.

    izvor struje

    Pa

    greja

    t

    V

    V t

    izobar

    a p1

    p2

    p1> p2

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Izohorski proces. arlov zakon.Promena stanja gasa pri stalnoj zapremini naziva se izohorski proces.Proces promene stanja odreene mase idealnog gasa pri stalnoj zapremini eksperimentalno je ustanovio Gej-Lisak 1802. godine na osnovu nepublikovanih radova arla iz 1780. godine.Pritisak odreene mase gasa pri stalnoj zapremini linerano se menja sa temperaturom.

    p0 - pritisak na 0C,p - pritisak na t C, - termiki koeficijent pritiska pristalnoj zapremini:

    ak arlFrancuski matematiar i naunik(1746-1823)

    )1(0 tpp +=

    1K15.273

    1 ==

  • 6

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Izohorski proces. arlov zakon.Zavisnost promene pritiska sa

    temperaturom odreena je pravimlinijama - izohorama.

    izvor struje

    Pa

    grejat

    p

    p t

    izohor

    aV1

    V2

    V1> V2

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Gej-Lisakov i arlov zakon u funkciji apsolutne temperature.

    Gej-Lisakov zakon:Za odreenu masu gasa pri stalnom pritisku odnos zapremine i apsolutne temperature je stalan.

    arlov zakon:Za odreenu masu gasa pri stalnoj zapremini odnos pritiska i apsolutne temperature je stalan.

    000 )1( T

    TVtVV =+=

    015.27315.273

    15.27311

    TTttt =+=+=+

    000 )1( T

    Tptpp =+=

    =

    const0

    0 ==TV

    TV const

    0

    0 ==Tp

    Tp

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Avogadrov zakon.Jednake zapremine gasova na istoj temperaturi i pri istom pritisku sadre jednak broj molekula.Broj estica u jednom molu gasa naziva se Avogadrov broj:

    1 mol gasa na standardoj temperaturi (273 K) i pritisku (1 atm) zauzima 22.4 l zapremine.

    Amedeo AvogadroItalijanski fiziar(1776-1856)

    123 mol1002.6 =AN

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Avogardov zakon.

  • 7

    Molekularna fizika i termodinamikaGasni zakoni.

    Daltonov zakon.Ukupni pritisak smee gasova jednak je zbiru parcijalnih pritisaka njenih komponenata koje zauzimaju istu zapreminu i nalaze se na istoj temperaturi kao i smea.

    =

    =++=n

    iin ppppp

    121 K

    Don DaltonEngleski fiziar i hemiar(1766-1844)

    Molekularna fizika i termodinamikaJednaina stanja idealnog gasa.

    Stanje nekog gasa odreeno je sa etiri parametra:pritisak gasa,zapremina gasa,temperatura gasa,masa gasa.

    izvor struje

    Pa

    grej

Recommended

View more >