Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Katolickie Liceum Ogólnokształcące • ID grupy: 97/11_MF_G2 • Opiekun: Marta Fenrych • Kompetencja: • Matematyczno – fizyczna • Temat projektowy: • Badanie zjawisk cieplnych • Semestr/rok szkolny: piąty/ 2012

3. Termodynamika

4. Termodynamika • Termodynamika jest to dział fizyki zajmujący się badaniem efektem przemian energetycznych. Przemiany te wpływają na zmiany energii wewnętrznej danych układów. Termodynamika zajmuje się także efektami reakcji chemicznych, wszelkich przemian z udziałem jonów. Źródło: www.google.pl/grafika

5. Krzepnięcie i topnienie

6. Krzepnięcie i topnienie Krzepnięcie – proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego w stan stały. Temperatura jest niezależna od ciśnienia. Przy owym procesie wydziela się ciepło. Przy krzepnięciu cząsteczki zbliżają się do siebie. Topnienie – proces przechodzenia substancji ze stanu stałego w stan ciekły. Przy topnieniu cząsteczki w substancji oddalają się od siebie.

7. Silniki Cieplne

8. Silnik cieplny to urządzenie które zamienia energię termiczną w energię mechaniczną lub elektryczną. • Silniki cieplne dzielą się na silniki: • - o spalaniu wewnętrznym • - o spalaniu zewnętrznym • Podział ze względu na sposób wytwarzania mocy: • - silnik tłokowy • - silnik turbinowy • Silnik cieplny o największej sprawności to tzw. Silnik Carnota.

9. Rozszerzalność cieplna

10. Rozszerzalność cieplna to właściwość fizyczna ciał, która polega na zwiększaniu się ich długości lub objętości w miarę wzrostu temperatury. Rozszerzalność cieplną dzielimy na:-rozszerzalność liniową -rozszerzalność objętościową Przykłady rozszerzalności cieplnej: -Kable elektryczne w instalacjach napowietrznych zmieniają swą długość, co powoduje ich zwisanie wyżej (zimą) lub niżej (latem) -Balon zwiększa swoje rozmiary i może pęknąć, gdy z zimnego otoczenia przeniesiemy go do ciepłego.

11. Anomalia rozszerzalności temperaturowej wody Zdecydowana większość substancji zmniejsza objętość (kurczy się) przy obniżaniu temperatury.Pod ciśnieniem atmosferycznym woda kurczy się do 3.98 C potem (w przedziale 3.98 do 0) rozszerza się. W momencie zamarzania rozszerza się jeszcze bardziej. Spowodowane jest to specyficzną strukturą przestrzenną lodu - kryształy mają sporo pustego miejsca między atomami. Cząsteczki wody zaczynają częściowo układać się w taką strukturę (asocjują w duże cząsteczki (H2O)n) już przy temperaturach powyżej 0 stopni. Im niższa temperatura, tym większy stopień asocjacji. dlatego anomalną rozszerzalność obserwuje się już w płynnej wodzie - poniżej 3.98 wzrost objętości wynikający z asocjacji zaczyna przeważać nad 'naturalnym' kurczeniem się od chłodzenia. Konkretna struktura krystaliczna wynika z kolei ze szczególnych własności cząsteczki wody. Atomy wodoru nie są ułożone po przeciwnych stronach atomu tlenu - kąt między wiązaniami H-O wynosi 104.4 stopnia. Ponadto przy tlenie znajduje się ładunek ujemny a przy wodorach dodatni. Asocjacja nastepuje więc w taki sposób, że wodory jednej cząsteczki musza leżeć przy tlenach innych cząsteczek - bo ładunki różnoimienne przyciągają się a jednoimienne odpychają się. W połączeniu z kątem między wiązaniami powoduje to, że w strukturze krystalicznej tworzą się wolne przestrzenie. Ubocznym skutkiem jest o ile pamiętam sześciokrotna symetria płatków śniegu.http://forum.4programmers.net

12. Obliczanie ciepła

13. Obliczanie ciepła • Q=mcwT • Q=mct/p • cw- ciepło właściwe • ct/p- ciepło topnienia lub parowania (przy przemianach fazowych) • Kiedy występują przemiany fazowe i zmiany temperatur, to ciepła się sumuje.

14. Temperatura

15. Temperatura To jedna z podstawowych wielkości fizycznych w termodynamice, określa miarę stopnia nagrzania ciała. Temperatura jest miarą stanu cieplnego danego ciała. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś temperatura obu ciał jest różna, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej – aż do wyrównania się temperatury obu ciał. Jednostki temperatury: Temperaturę możemy wyrażać w Celsjuszach, bądź w Kelwinach, bądź w Fahrenheitach. T= t +273 K

16. Skraplanie i parowanie

17. Skraplanie i parowanie • Skraplanie (kondensacja)- zjawisko zmiany stanu skupienia, przejścia substancji z fazy gazowej w fazę ciekłą. Może zachodzić przy odpowiednim ciśnieniu i w temperaturze niższej od temperatury krytycznej. Kondensacja wiąże się ze zmniejszeniem odległości między cząsteczkami substancji. Spadek temperatury powoduje, że cząsteczki poruszają się wolniej. • Parowanie- proces zmiany stanu skupienia, przechodzenia z fazy ciekłej danej substancji w fazę gazową. Szybkość procesu parowania zależy od temperatury oraz ciśnienia. Parowanie zachodzi wtedy, gdy cząsteczka ma dostatecznie wysoką energię kinetyczną, by wykonać pracę przeciwko siłom przyciągania między cząsteczkami cieczy. Procesem odwrotnym do parowania jest skraplanie pary.

18. Konwekcja

19. Konwekcja  proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym. Wyróżnia się: Konwekcję swobodną – ruch płynu jest wywołany różnicami gęstości wywołanymi konwekcją. Konwekcję wymuszoną – występuje ruch płynu niewynikający z konwekcji, wywoływany przez czynniki zewnętrzne urządzenia wentylacyjne, wiatr itp.

20. Prąd konwekcyjny

21. Prąd konwekcyjny Każda konwekcja wynika z istnienia prądu konwekcyjnego. W konwekcji naturalnej prąd ten powodowany różnicą gęstości pomiędzy obszarami o różnej temperaturze w płynie. W stanie stacjonarnym prądy konwekcyjne tworzą zamknięte pętle - komórki konwekcyjne. Komórka konwekcyjna, w danych warunkach (różnicy temperatur, lepkości płynu) ma pewne minimalne rozmiary. Jeżeli objętość, w której znajduje się płyn, jest mniejsza od minimalnego rozmiaru komórki konwekcyjnej, wówczas prąd konwekcyjny nie powstaje i zjawisko konwekcji nie zachodzi. Efekt ten ma kluczowe znaczenie w konstruowaniu materiałów izolacyjnych, w których występują przestrzenie wypełnione powietrzem. Przykłady ruchów konwekcyjnych: gorące gazy unoszące się do góry nad płomieniem śreżoga – rozedrgane powietrze tworzące wrażenie mgły w gorący i upalny dzień (np. nad rozgrzanym asfaltem) delikatny ruch wody podczas podgrzewania (widoczny w naczyniu jako ruszająca się delikatna "mgiełka").

22. Energia wewnętrzna

23. Energia Wewnętrzna Całkowita energia układu będącą sumą: energii potencjalnej i kinetycznej makroskopowych części układu, energii kinetycznej cząsteczek, energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych.Wartość energii wewnętrznej jest trudna do ustalenia ze względu na jej złożony charakter. W opisie procesów termodynamicznych istotniejsza i łatwiejsza do określenia jest zmiana energii wewnętrznej, dlatego określając energię wewnętrzną układu pomija się te rodzaje energii, które nie zmieniają się w rozpatrywanym układzie termodynamicznym. Na przykład dla gazu doskonałego jedyną składową energii wewnętrznej, która może się zmieniać, jest energia kinetyczna cząsteczek gazu. Stąd zmiana energii wewnętrznej równa jest zmianie energii kinetycznej cząsteczek. Energia wewnętrzna jest jednym z potencjałów termodynamicznych. Według I zasady termodynamiki energia wewnętrzna stanowi jednoznaczną funkcję stanu, którą dla danej porcji gazu można wyrazić przez dowolne dwa parametry stanu, np. ciśnienie, temperaturę, objętość właściwą, entalpię, entropię i inne.

24. Promieniowanie cieplne

25. Promieniowanie cieplne Promieniowanie cieplne (termiczne) to promieniowanie, które emituje ciało mające temperaturę większą od zera bezwzględnego, gdy znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z promieniowaniem. Promieniowanie to jest falą elektromagnetyczną o określonym widmie częstotliwości. Przykładem promieniowania cieplnego jest podczerwień emitowana przez wszystkie ciała w naszym otoczeniu.

26. Ciepło właściwe

27. Ciepło właściwe Ciepło właściwe jest to ilość energii potrzebna do podniesienia temperatury substancji o masie 1 kg o 1 K

28. Bibliografia • Haliday, Resnick, Walker „Podstawy fizyki” tom II • http://pl.wikipedia.org/wiki/Termodynamika • http://forum.4programmers.net