Т О П Л И Н Н И Я В Л Е Н И Я

1. ТОПЛИННИ ЯВЛЕНИЯ

2. С Ъ Д Ъ Р Ж А Н И Е • Движение на градивните частици • Молекулно – кинетична теория • Дифузия • Количество топлина. Температура • Специфични топлини на горене, топене, изпарение. Топлинен баланс • Закони при газовете. Работа на газа • Изопроцеси • Изотермен процес • Изохорен процес • Изобарен процес • Вътрешна енергия • Двигатели с вътрешно горене • Хладилници

3. Движение на градивните частици • Молекулно – кинетична теория – обяснява агрегатните състояния на веществата. Интересува се от междумолекулните сили на привличане и отблъскване и скоростта на градивните частици. • Основни положения: • Веществата са изградени от частици, като пространството между тях е свободно • Градивните частици извършват непрестанно хаотично движение • Градивните частици взаимодействат по между си • Силите на взаимодействие и скоростите на градивните частици определят агрегатното състояние на веществото • Газообразно агрегатно състояние – характеризира се с: • огромни междумолекулни разстояния • нищожни междумолекулни сили на привличане и отблъскване • най-високи скорости на движение на частиците • Течно агрегатно състояние – характеризира се с: • Няма собствена форма, но има обем • Частиците са разположени в слоеве с по-малки междумолекулни разстояния от газовете • По-големи сили на привличане и отблъскване от газовете • Скоростта на частиците е малка, като могат да извършват самостоятелно движение в рамките на 1,2 слоя • Твърдо агрегатно състояние – характеризира се с: • Най-малко междумолекулно разстояние • Най-големи междумолекулни сили на привличане и отблъскване • Частиците не извършват самостоятелно движение, а само трептят около равновесното си положение • Скоростите на градивните частици и техните кинетични енергии нарастват при повишаване на температурата

4. Какво представлява дифузията? • Дифузията е явление, при което частицити на едно вещество самоволно проникват в частиците на друго вещество. • Процесът на дифузия: • зависи от площта и концентрацията. Процесът на дифузия има посока, частиците се разпространяват от области с по-голяма към области с по-малка концентрация. • обяснява се със свободното движение на градивните частици. Ако t на дадена среда се повишава, частиците се движат с по-големи скорости и дифузията се ускорява. • настъпва най-бързо при газовете и най-бавно при твърдите тела. • Приложение: Чрез дифузията се обяснява дишането на организмите и храненето при растенията.

5. Температура (t) – мярка за бързината на движение на градивните частици. Чрез t установяваме степента на нагряване на дадено тяло. Колкото е по-бързо движението на частиците, толкова е по-висока температурата му. Скали за измерване на t: по Целзий [t,С] – за 0 градуса се прием t на замръзване на водата по Келвин [t,K] – за 0 градуса се приема -273,15 градуса. Тази t се нарича абсолютна нула. Преминаване на градуси от С към К: T[K] = t[C] + 273,15 Преминаване на градуси от Kкъм С: t[C] = T[K] – 273,15 по Фаренхайд:T[F] = (t[C] + 32) * 9/5 Количество топлина (Q) – представлява погълнатата или отделена от тялото енергия при процеса топлообмен. Измерва се с уреда калориметър. Формула за Q: Q = m * (tкрайно – tначално ) * C [J] Топлообмен– осъществява се пренос на топлина от тяло с по-висока къв тяло с по-ниска t, и се стига до изравняване на t на двете тела. Специфичен топлинен капацитет (С):Q, което едно тяло може да погълне или отдаде при процеса на топлообмен, ако масата на тялото е m=1kg и разликата в t е 1градус. Формула за С: С = Q / m * (tкрайно – tначално ) Веществото с най-голям С е водата. Количество топлина. Температура

6. Специфични топлини на горене, топене, изпарение. Топлинен баланс • Спецефечна топлина на горене (q)– това е Q, получено при изгарянето на гориво (нефт, природен газ, хранитерни продукти) с m=1kg. • q = Q / m , [ J / kg ] • Преход от по-подредено към по-неподредено състояние – протича с поглъщане на Q, което отива за разкъсване на междумолекулните сили на привличане, увеличаване на междумолекулните разстояния и увеличаване на Ек на частиците. Такива преходи са: • Изпарение r = Q / m [ J / kg ] • Топенел = Q / m [ J / kg ] • Преход от по-неподредено към по-подредено състояние – протича с отделяне на Q в околната среда, защото намаляват междумолекулните разстояния, Ек и се усилват междумолекулните сили на привличане. • Кристализация (втвърдяване) – течност твърдо тяло • Кондензация – газообразно състояние течност • Преход от твърдо в газообразно състояние (йод) • Топлинен баланс – математическо уравнение, което се съставя за процеса на топлообмен между две или повече тела. Отчита се кои тела отдават, кои поглъщат Q и равновеснатаt на всички тела. • Q отдадено + Q погълнато = 0

7. Закони при газовете. Работа на газа • Идеален газ - различава се от реалния по това, че в него няма междумолекулни сили на привличане, заради което частиците не се движат хаотично, а праволинейно и равномерно и не се сблъскват. • Работа на газа – за да накараме един газ да извърши работа трябва да го поставим в цилиндър с бутало. Когато нагреем газа, той се разширява и оказва натиск върху буталото. • Означения:S – площ; L – дължина; P – налягане; V – обем; A - работа • Формули:A = F * S = F * L= P * S * LA = (Vкр. – Vнач.) * P Работата на газа зависи отналягането и обема му.Когато газът се разширява, посоката на движение на частичките е по посока на движение на буталото и за това казваме, че газът извършва положителна работа. Когато газът се свива, посоката на частичките е в противополжна посока на движени на буталото и за това казваме, че газът извършва отрицателна работа. • Изопроцеси – състоянието на един газ се описва с 3 величини – t, P, V. Ако една от тези величини остане постоянна можем да проследим как се променят другите две и в каква зависимост са те. Такива процеси се наричат изопроцеси. Различаваме 3 вида: изотермен, изохорен, изобарен.

8. Изотермен процес – процес, при който температурата остава постоянна величина: t = const В каква зависимост са p и V? –обратнопропорционална Закон на Бойл-Мариот:P1*V1 = P2*V2 = ... = const Кривата, изобразяваща зависимостта между величините p и Vи характеризираща свойствата на веществата при постоянна температура, се нарича изотерма. Изотермите са хиперболи, които са разположени толкова по-високо на графиката, колкото по-висока е температурата. Изотермен процес

9. Изохорен процес – процес, при който обемът остава постоянен: V=const В каква зависимост са t и P? – правопропорционална Закон на Шарл:P1/t1 = P2/t2 = … = const Графиката на този процес е права линия, наречена изохора. Изобарен процес Изобарен процес – процес, протичащ при постоянно налягане: P= const В каква зависимост са t и V?–правопропорционална Закон на Гей Люсак:V1/t1 = V2/t2 = … = const Графиката на този процес е права линия, наречена изобара. Изохорен процес

10. Вътрешна енергия • Вътрешна енергия –това е сумата от Ек и Еп на тялото. Отбелязва се с U и се измерва в [J]. • І – ви принцип на термодинамиката – чрез него се записва промяната на вътрешната енергия ( чрез извършване на работа, отделяне/поглъщане на Q). Двигатели с вътрешно горене • Това са машини, при които в цилиндър с бутало се възпламенява някакво вещество (гориво). • Устройство: - дюза за вход на горивото - свещ - колянов вал - дюза за изход на горивото - бутало • Свещта служи за ел. искра за възпламеняване на горивото. • Коляновият вал служи за връзка между цилиндрите. • Тактове за всеки от цилиндрите:І–ви – всмукване; ІІ–ри – сгъстяване; ІІІ–ти – работен, възпламеняване на горивната смес; ІV – изхвърляне на горивната смес.

11. Хладилници • ІІ – ри принцип на термодинамиката –изразява отношението на оползотворените към вложените ресурси, за да се определи т.н. Коефициент на полезно действие. КПД <100% • КПД = A/Q1 = оползотворени / вложени ресурси • Това са топлинни машини, но при тях газът не извършва работа, а върху него се извършва отрицателна работа от външни сили (ел.ток). Газът се втечнява, в околното пространство се отделя Q, а получената течност е с много нискаt. Отделеното Q от този процес върви по тръби към резервоар с лесно изпаряема течност, като я нагрява и изпарява, за да се получи отново газ. Ето защо при хладилниците не се говори за КПД, а се говори за т.н. Ефективност.