Molekulová fyzika a termika

1. Molekulová fyzika a termika

2. Měření teploty • Využíváme teplotní roztažnosti látek Celsiova teplota značí se t jednotka: Celsiův stupeň °C Termodynamická teplota značí se T jednotka: Kelvin K T = t + 273,15

3. Teploměry

4. Teplotní délková roztažnost • tělesa závisí na materiálu, z něhož je těleso vyrobeno • změna délky tělesa je přímo úměrná změně teploty …….počáteční teplota ….. konečná teplota …….počáteční délka tyče ……konečná délka ……..prodloužení tyče ……teplotní rozdíl …….teplotní součinitel délkové roztažnosti K-1

5. V tabulce jsou uvedeny hodnoty koeficientu teplotní délkové roztažnosti α pro 0 ° C až 100 ° C

6. Bimetal • = dvojkov je pásek ze dvou kovů o různých tepelných roztažnostech. Kovy jsou navzájem pevně spojeny . Při ohřívání nebo ochlazování dochází na různých stranách pásku k různému rozpínání kovů. To zapříčiní definovatelné prohnutí dvouvrstvého pásku. Vrstva kovu z materiálu s větší tepelnou roztažností se označuje jako aktivní a vrstva s menší tepelnou roztažností jako pasivní. • Použití: měření a regulace teploty

7. Bimetal

8. Teplotní objemová roztažnost • setkáváme se s ní u všech tří skupenství V1…….původní objem V……...konečný objem β...........teplotní součinitel objemové roztažnosti jednotka K-1

9. Anomálie vody • Většina látek s rostoucí teplotou zvětšuje objem • Voda je výjimka – nejmenší objem má při 4°C, od 4°C do 0°C se objem vody zvětšuje

10. Částicová stavba látek • Látky se skládají z částic: molekul, atomů a iontů, které jsou v neustálém tepelném pohybu = neuspořádaný pohyb částic v závislosti na teplotě látky • Brownův pohyb = neuspořádaný pohyb částic

11. Pevné látky Jsou složené z částic v malé vzdálenosti => uplatňují se přitažlivé síly Vlastnosti pevných látek: - zachovávají tvar a objem • většina pevných látek má krystalovou strukturu s pravidelným uspořádáním částic • tepelný pohyb částic má podobu kmitání kolem rovnovážných poloh

12. Kapaliny Mezi částicemi jsou menší přitažlivé síly než v pevných látkách Vlastnosti kapalin: • zachovávají objem (jsou téměř nestlačitelné) • mění tvar podle nádoby

13. Plyny Mezi částicemi jsou velmi malé přitažlivé síly. Vlastnosti plynů: • nemají stálý tvar ani objem • jsou dobře stlačitelné

14. atomová hmotnostní jednotka • mu = 1/12 m(12C) = 1,66057 . 10-27 kg = 1 u • mu……hmotnost atomové hmotnostní jednotky • m(12C)…..hmotnost atomu izotopu uhlíku

15. relativní atomová hmotnost • Ar(X) = m(X) /mu • Ar(X) ……relativní atomová hmotnost • m(X)……..hmotnost atomu X

16. relativní molekulová hmotnost • Mr(AB) = m(AB)/ mu • Mr(AB)…….relativní molekulová hmotnost • m(AB)………hmotnost molekuly • relativní molekulová hmotnost se vypočítá jako součet relativních atomových hmotností prvků • Mr( AxBy) = x.Ar(A) + y.Ar(B)

17. Látkové množství • Jeden mol je látkové množství vzorku,který obsahuje tolik částic , kolik atomů je obsaženo ve vzorku nuklidu 12C, jehož hmotnost je přesně 12 g. • Počet částic v jednom molu udává Avogadrova konstanta NA = 6,023 .1023 • n = N / NA • n ………..látkové množství v molech • N …………počet částic ve vzorku

18. Molární hmotnost • M(X) = Mr(X) u . NA = Mr(X) g/mol • 1u . NA = 1 g/mol • M(X)…….molární hmotnost látky X • M(X) = m(X) / n(X) • m(X) ……..hmotnost látky X • n(X) ………látkové množství látky X

19. Výměna energie mezi soustavami Celková energie systému   vnější vnitřní   kinetická potenciální V termodynamice se vnější energií nezabýváme – o systému uvažujeme tak, jako by se nalézal v místě nulové potenciální energie a nepohyboval se

20. Způsoby výměny energie s okolím Práce – takový způsob výměny energie, při němž působením nějaké síly dochází buď k posunu nebo otočení mikročástic či celých těles Teplo Q - souvisí s neuspořádaným pohybem molekul, s jejich kinetickou energií.

21. Vnitřní energie Vnitřní energie – U – je spojena s různými druhy pohybu a vzájemného působení částic a částí vytvářejících systém (translační, rotační, vibrační pohyb atomů v molekule nebo krystalové mřížce, energie vzájemného působení molekul a atomů, energie elektronů v atomech atd.) Absolutní hodnota U není známa, měří se pouze změny nebo ji vztahuje ke konvenční 0

22. První termodynamický princip Zákon zachování energie Jestliže systém přijme od okolí teplo Q a práci W vzroste jeho vnitřní energie o hodnotu U, která se rovná součtu dodané práce a tepla +W, +Q dodaná energie -W, -Q odevzdaná energie

23. Teplo Měření tepla – kalorimetrie Tepelná kapacita vyjadřuje, jaké teplo musíme tělesu dodat, aby se jeho teplota zvýšila o 1°C (tj. o 1K) Jednotka J/K

24. Kalorimetr Přístroj na měření tepla

25. Měrná (specifická) tepelná kapacita Značí se (malé) c = množství tepla, potřebné k ohřátí 1 kg (1g) soustavy o 1 K. Jednotka…………….J/K.kg, J/K.g

26. měrná tepelná kapacita při 20°C

27. Molární tepelná kapacita Značí se (velké) C = množství tepla, potřebné k ohřátí 1molu soustavy o 1 K. Jednotka…….J/K.mol

28. Kalorimetrická rovnice Do kalorimetru s kapalinou o hmotnosti m1 a teplotě t1 vložíme těleso o hmotnosti m2 a teplotě t2. Teplota kapaliny se zvýší na konečnou teplotu t atělesa se sníží.Kalorimetr s kapalinou a tělesem budeme považovat za izolovanou nádobu.Potom teplo Q1 přijaté kapalinou je rovno teplu Q2 odevzdanému tělesem

29. Přenos tepla vedením = přímým dotykem teplejšího a chladnějšího tělesa. Kmitající částice teplejšího tělesa předávají vzájemnými srážkami svoji vnitřní energii tělesu chladnějšímu. Tento proces probíhá v různých látkách různou rychlostí. Podle tepelné vodivosti rozlišujeme látky na tepelné vodiče a tepelné izolanty.

30. Hodnoty součinitele tepelné vodivosti vybraných materiálů při teplotě 25 °C.

31. Přenos tepla prouděním • Uplatňuje se v kapalinách a plynech • Zahříváním se mění hustota látek, teplejší kapalina nebo plyn se přemísťuje do vyšších vrstev a nastává proudění látky.

32. Přenos tepla zářením • Nevyžaduje, aby mezi zdrojem tepla a zahřívaným tělesem bylo látkové prostředí • Každé těleso v závislosti na své teplotě vyzařuje tepelné záření. • Při dopadu tepelného záření na těleso mohou nastat tři případy: • záření se od povrchu odráží • záření látkou prochází • záření je látkou pohlcováno