1 / 23

GÁZOK

GÁZOK. Készítette: Porkoláb Tamás. http://phet.colorado.edu/hu/simulation/gas-properties. http://www.falstad.com/gas/. Ideális gáz: - pontszerű részecskékből áll - a részecskék viszonylag távol vannak egymástól - a részecskék rugalmasan ütköznek egymással

paniz
Download Presentation

GÁZOK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. GÁZOK Készítette: Porkoláb Tamás

  2. http://phet.colorado.edu/hu/simulation/gas-properties http://www.falstad.com/gas/ Ideális gáz: - pontszerű részecskékből áll - a részecskék viszonylag távol vannak egymástól - a részecskék rugalmasan ütköznek egymással - a részecskék az ütközések közt evem-et végeznek - a részecskék közt az ütközésen kívül más kölcsönhatás nincs Készítette: Porkoláb Tamás

  3. Az ideális gázok tulajdonságai: - nincs önálló alakjuk - nincs állandó térfogatuk - a súlytalan gáz nyomása minden pontjában egyenlő (Pascal törvénye) Készítette: Porkoláb Tamás

  4. Ha egyenletesen osztanánk fel a részecskék közt a térfogatot (0 ºC-on), akkor egy részecskének egy kb. 35 nm oldalhosszúságú kocka jutna részéül. Ez a méretének kb 350-szerese. Mintha nekünk egy 600 m oldalú négyzet állna rendelkezésünkre saját birtokul a sok ember közt. Az átlagos szabad úthossz kb 60 nm. Ez a részecskék méretének 600-szorosa. Ennyi utat tesznek meg két ütközés közt. Ez olyan, mintha nekünk 1 km-t kellene futnunk egyenesen, hogy véletlenszerűen összeütközzünk egy másik emberrel. Szobahőmérsékleten a részecskék sebessége (pl. a levegőben is) kb. 500 Két ütközés közt átlagosan egy tízmilliárdod másodperc telik el. Ha ilyen gyorsan számolnánk a Föld lakosságát, akkor 0,7 s alatt végeznénk. Készítette: Porkoláb Tamás

  5. Alapmennyiségek Anyagmennyiség (mólok száma): Jele: n [n]=1 (mol) 1 mol annyi részecskét tartalmaz, mint ahány atomot 12g 12-es tömegszámú szénizotóp. A részecskék száma Jele: N Avogadro-szám Jele: NA Készítette: Porkoláb Tamás

  6. Moláris tömeg: 1 mol gáz tömege Jele: M [M]= 1 vagy 1 Moláris térfogat: 1 mol gáz térfogata Jele: Vm [Vm]= Normálállapot: t=0C, p=101325 Pa Ebben az állapotban bármely ideális gázra: Vm=22,41 dm3 Készítette: Porkoláb Tamás

  7. Állapothatározók: olyan mennyiségek, amelyekkel a gázok állapota jellemezhető - extenzív állapothatározók: a folyamatok során összeadódó mennyiségek (pl. m, Eb, V) - intenzív állapothatározók: a folyamatok során kiegyenlítődő mennyiségek (pl. , p, t) Az ideális gázoknál használatos állapothatározók: p, V, T. Egy állapotváltozás : -izoterm, ha T=áll. -izochor, ha V=áll. -izobár, ha p=áll.

  8. A hőmérséklet Tapasztalati tény: a termikus kölcsönhatásban lévő rendszerek hőmérsékletei kiegyenlítődnek. Egyensúlyi rendszer minden pontjában egyenlő a hőmérséklet. Ez a termodinamika 0. főtétele. A hőmérséklet mérése: Felhasználható tapasztalati tények: - a termodinamikai kölcsönhatásban lévő testek hőmérsékletei kiegyenlítődnek - az anyagok fizikai tulajdonságai függnek a hőmérséklettől (pl. térfogat, elektromos ellenállás, kontaktpotenciál) - vannak jól reprodukálható hőmérsékletek A Celsius-féle hőmérő (1742): Alappontjai: - a jég olvadáspontja (0 C) - a víz forráspontja (100 C) A két alappont közti részt Celsius 100 egyenlő részre osztotta. Készítette: Porkoláb Tamás

  9. Készítette: Porkoláb Tamás

  10. A Kelvin-féle hőmérsékleti skála (1852): Kelvin 0 fokként az elméleti számítások eredményeként kapott legkisebb hőmérsékleti határt választotta, ami -273,15 C  -273 C. A skála egysége azonos a Celsius-féle skáláéval. Tehát 1 K foknyi hőmérsékletváltozás ugyanannyi, mint 1 C-nyi. A higanytöltésű hőmérők csak -39 C és +357 C között használhatók (olv. pont - forr. pont). Alacsony hőmérsékletek mérésére szerves folyadékokat használnak (pl. amilalkohol -110 C és +135 közt, izopentán -195 C és +35 C közt). Magas hőmérsékletek esetén pedig gázhőmérőket vagy fémeket alkalmaznak. Az utóbbiak, mint bimetallhőmérők, ellenállás-hőmérők vagy termoelemek nyújtanak információt a hőmérsékletről. Készítette: Porkoláb Tamás

  11. Néhány érdekes hőmérséklet: • cseppfolyós levegő: • -190 C • 25 km magasban: • -70 C • amikor a vas izzani kezd: • 500 C • gyertyaláng: • 1000 C • széntűz a kályhában: • 1400 C • folyékony üveg: • 1370 C • gáztűzhely lángja: • 1600 C • a robbanómotorban: • 2000 C • a lámpa izzószála: • 2300 C • a Nap felszíne: • 6000 C • a Nap centruma: • 20 millió C • atomrobbanás centruma: • 3 millió C Készítette: Porkoláb Tamás

  12. Az ideális gáz nyomása, a Boyle-Mariotte törvény http://phet.colorado.edu/hu/simulation/gas-properties A pV szorzat adott hőmérséklet mellett állandó. Tehát az ideális gázok nyomása és térfogata állandó hőmérséklet (és részecskeszám) esetén fordítottan arányos Ez a Boyle-Mariotte törvény. Mariotte, Edme (1620–1684), francia fizikus és növényfiziológus Hogyanvalósítható meg? Következmény: Mivel , ezért Robert Boyle (1627-1691) ír-angol fizikus és kémikus VIDEÓK http://www.youtube.com/watch?v=DcnuQoEy6wA&feature=related ANIMÁCIÓK http://sulifizika.elte.hu/html/sub_gazgolyok_fixT.html http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gaslaw/boyles_law_new.html Készítette: Porkoláb Tamás

  13. Készítette: Porkoláb Tamás

  14. Gay-Lussac I. törvénye http://phet.colorado.edu/hu/simulation/gas-properties Állandó nyomás esetén az ideális gázok térfogata és abszolút hőmérséklete egyenesen arányos. Tehát VIDEÓK http://www.youtube.com/watch?v=XHiYKfAmTMc&feature=player_embedded http://www.youtube.com/watch?v=NSym2ombMUI&feature=player_embedded#! http://www.youtube.com/watch?v=Uy-SN5j1ogk&feature=player_embedded#! http://www.youtube.com/watch?v=Zz95_VvTxZM&feature=player_embedded . ANIMÁCIÓK http://sulifizika.elte.hu/html/sub_gazgolyok_fixp.html Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850) Készítette: Porkoláb Tamás

  15. Készítette: Porkoláb Tamás

  16. . Gay-Lussac II. törvénye Állandó térfogat esetén az ideális gázok nyomása és abszolút hőmérséklete egyenesen arányos. Tehát http://phet.colorado.edu/hu/simulation/gas-properties VIDEÓK http://www.youtube.com/watch?v=N133Ya9iEBY&feature=related ANIMÁCIÓK http://sulifizika.elte.hu/html/sub_gazgolyok_fixV.html Készítette: Porkoláb Tamás

  17. Az ideális gázok állapotegyenlete vagy Készítette: Porkoláb Tamás

  18. Az ideális gáz energiája http://phet.colorado.edu/hu/simulation/reactions-and-rates Szabadsági fokok száma: azt mutatja meg, hogy hány független adattal írható le egy részecske mozgása. Ez függ attól, hogy hány atomos gázról van szó. Jele: f. Egyatomos gázok: Csak haladó mozgást végezhetnek a tér három irányába (mivel pontszerűek a részecskék, így forgó mozgásuk nem kerülhet szóba), így energiájuk az egyes irányokba eső mozgási energiák összege lesz. Tehát f=3. Kétatomos gázok: Itt a három térbeli irányba való elmozdulás mellett figyelembe kell venni a molekulák forgását is. A tengelye körüli forgása azonban nem vehető észre, tehát csak két forgási tengely kerülhet szóba. Így e kétféle mozgás alapján: f=5. Készítette: Porkoláb Tamás

  19. Többatomos gázok: Ebben az esetben a három irányba történő haladás mellett mindhárom tengely körüli forgást is figyelembe kell venni, hiszen bármelyikre vonatkoztatva van kiterjedése a molekulának. Ez egyedül a lineáris molekulákra nem igaz. Tehát általában f=6, lineáris molekulákra f=5. Készítette: Porkoláb Tamás

  20. A részecskék energiája: Tehát az egyatomos ideális gáz minden szabadsági fokára időátlagban ugyanannyi energia jut, nevezetesen: Ezt általánosíthatjuk többatomos gázokra is, és így már kimondható az ekvipartíció tétele: Az ideális gáz minden szabadsági fokára időátlagban ugyanannyi - - energia jut. Ha egy részecske szabadsági fokainak száma f, akkor összes energiája: Ha a tartályban N számú részecske van, akkor a gáz összes energiája: vagy Ezt szokás a gáz belső energiájának nevezni. Amint a képletből látható, ez csak a részecskék számától és a hőmérséklettől függ. Egy adott gáz esetén (tehát, ha N=áll.) csak a hőmérséklettől. Tehát: ha a gáz hőmérséklete nem változik, akkor belső energiája is állandó! Készítette: Porkoláb Tamás

  21. A gáz belső energiájának megváltozása: Ha részecskéket nem engedünk ki a tartályból és a hőmérséklet változik, akkor Az I. főtétel • Az ideális gázok belső energiája kétféle úton változtatható meg: • hőközléssel (melegítjük vagy lehűtjük) és • munkavégzéssel (összenyomjuk vagy lehűtjük). Az ideális gáz belső energiájának megváltozása egyenlő a gázzal közölt hő és a rajta végzett munka összegével. Azaz: Készítette: Porkoláb Tamás

  22. Ebből következik, hogy egy zárt rendszer energiája állandó. Vagyis nem létezik olyan rendszer, amely munkát végezne anélkül, hogy azzal egyenértékű energiát fel ne használna. Másképpen: elsőfajú perpetuum mobile nem létezik. Hőkapacitás, fajhő Hőkapacitás: azt mutatja meg, hogy mennyi hőt kell közölni a gázzal, hogy hőmérséklete egy fokkal növekedjék. Beszélhetünk állandó térfogaton és állandó nyomáson mért hőkapacitásról. Jele: CVilletve Cp A definíció alapján: . vagy Készítette: Porkoláb Tamás

  23. Fajhő (fajlagos hőkapacitás): azt mutatja meg, hogy mennyi hőt kell közölni 1 kg gázzal, hogy hőmérséklete egy fokkal növekedjék. A fajhő egységnyi tömegre vonatkozó hőkapacitás. Most is beszélhetünk állandó térfogaton és állandó nyomáson mért fajhőről. Jele: cV vagy cp A definíció alapján: vagy Készítette: Porkoláb Tamás

More Related