10. Termodynamika
10. Termodynamika
- je to časť fyzika, ktorá skúma interakcie telesa ako celku s okolím
- pri
tejto interakcii dochádza k výmene tepla medzi telesami a k zmene ich teplôt
- teplo – je to časť vnútornej
energie telesa, ktorá sa preniesla pri tepelnej výmene
- označenie – Q [Q] = J
- teplota – je to stavová fyzikálna veličina – opisuje stav telesa v danom čase, používame
celziovú alebo termodynamickú
[t] = °C [T] = K
- vnútorná energia telesa – je to energia častíc, z ktorých sa teleso skladá:
- a)
kinetická – častice sa ustavične neusporiadane pohybujú
- b) potenciálna – je to práca potrebná na
rozrušenie väzieb medzi časticami
- uzavretá sústava – je taká, ktorá s okolím nevymieňa
častice, ale môže vymieňať energiu
- izolovaná sústava – je taká, ktorá
nevymieňa s okolím ani častice ani energiu
- túto budeme využívať pri tepelných výmenách
- tepelná výmena – je dej, pri ktorom sú v kontakte telesá s rôznymi teplotami, teplejšie teleso odovzdá teplo
chladnejšiemu, až kým sa ich teploty nevyrovnajú
- telesá pri tepelnej výmene menia svoju vnútornú energiu a teplotu
- množstvo tepla prijatého alebo odovzdaného pri tepelnej výmene závisí od :
- a)
hmotnosti telesa
- b) rozdielu teplôt – o koľko sa teleso zohrieva alebo ochladzuje
- c)
materiálu telesa – túto závislosť charakterizuje merná tepelná kapacita látky – udáva množstvo tepla
potrebného na zohriatie 1 kg danej látky o 1°C
c = Q / (m . Δt ) c = Q / (m . ΔT )
[c] = J . kg
- 1 . K - 1
- je to materiálová konštanta a nachádza sa v tabuľkách
- látky s malou mernou tepelnou kapacitou sú tepelné vodiče (kovy) a látky s veľkou mernou
tepelnou kapacitou sú tepelné izolanty (vzduch)
- tepelná kapacita telesa – je to vlastnosť konkrétneho
telesa a udáva množstvo tepla potrebného na zohriatie daného telesa o 1°C
C = Q / Δt [C] = K – 1
- teplo prijaté alebo odovzdané pri tepelnej výmene : Q = c . m .
Δt
- pri tepelnej výmene sa teplo prijaté rovná teplu odovzdanému => kalorimetrická rovnica
Q 1 = Q 2
c 1 . m 1 . Δt 1 = c 2 . m
2 . Δt 2
c 1. m 1 . ( t – t 1) = c 2 . m 2 .
( t 2 – t )
c 1 . m 1 . ( t – t 1 ) + C . m . ( t – t 1 ) = c
2 . m 2 . ( t 2 – t )
- kalorimeter – zariadenie na meranie mernej
tepelnej kapacity látok
- tepelne izolovaná nádoba s miešadlom a teplomerom
- je založený na zákone zachovania
energie (tepla) – na kalorimetrickej rovnici
- názov je zo starej jednotky tepla – kalória
- do kalorimetra
nalejeme vodu so známou teplotou a hmotnosťou do nej ponoríme teleso so známou teplotou a hmotnosťou , necháme prebehnúť tepelnú výmenu ,
odmeriame výslednú teplotu a s kalorimetrickej rovnice vypočítame neznáme C
- termodynamický
zákon – prírastok vnútornej energie (izolovanej) sústavy sa rovná súčtu práce, ktorá bola vykonaná na sústave a tepla, ktoré
sústava prijala
ΔU = W + Q
- znamienková dohoda – práca vykonaná na sústave a
teplo prijaté sústavou sú kladné
- práca vykonaná sústavou a teplo odovzdané
sústavou sú záporné
- a) vedením –
tepelná výmena
- rýchlosť prechodu tepla telesom závisí od veľkosti plochy telesa, od materiálu, od teplotného rozdielu a
hrúbky telesa
- b) prúdením – látka sa pohybuje a prenáša tak teplo z jedného miesta na druhé
1.) prirodzené – radiátor
2.) nútené – fén, teplovzdušný ventilátor
- c)
žiarením – sprostredkúvajú ho častice svetla (fotóny)
- energia sa prenáša aj bez prostredia (vo vákuu)
Zones.sk – Zóny pre každého študenta