Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Podobné dokumenty
Mol. fyz. a termodynamika

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

9. Struktura a vlastnosti plynů

Molekulová fyzika a termika:

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

Molekulová fyzika a termodynamika

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Zákony ideálního plynu

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

měření teploty Molekulová fyzika a termika Teplotní délková roztažnost V praxi úlohy

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

TESTY Závěrečný test 2. ročník Skupina A

Měření teplotní roztažnosti

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo

Teplota a její měření

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast

Maturitní témata fyzika

Vnitřní energie, práce a teplo

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Struktura a vlastnosti kapalin

2 Jevy na rozhraní Kapilární tlak Kapilární jevy Objemová roztažnost kapalin 7

LOGO. Molekulová fyzika

Teplo, práce a 1. věta termodynamiky

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Termodynamické zákony

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Přehled základních fyzikálních veličin užívaných ve výpočtech v termomechanice. Autor Ing. Jan BRANDA Jazyk Čeština

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

T0 Teplo a jeho měření

10. Energie a její transformace

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

Termodynamika. Děj, který není kvazistatický, se nazývá nestatický.

VNITŘNÍ ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika

Měření teplotní roztažnosti

Kinetická teorie ideálního plynu

6. Stavy hmoty - Plyny

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

TERMODYNAMIKA Ideální plyn TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Téma 2 Napětí a přetvoření

II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

Ing. Stanislav Jakoubek

7 Lineární elasticita

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

3.3 Částicová stavba látky

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení:

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

ČÍSLO PROJEKTU: OPVK 1.4

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

I. 1) Mezinárodní soustava jednotek. 2) Vlastnosti kapalin a plynů. 3)Atmosférický, hydrostatický a celkový tlak.

DUM č. 12 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2017 Studijní program: Fyzika Studijní obory: FFUM

Transkript:

Molekulová fyzika zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní struktury, pohybu a vzájemného působení částic, ze kterých se látky skládají. Termodynamika se zabývá zákony přeměny různých forem energie na energii vnitřní a naopak a důsledky, které z těchto přeměn vyplývají. Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček: Látka kteréhokoli skupenství se skládá z částic (atomů, molekul nebo iontů). Atomy, molekuly i ionty se neustále chaoticky (neuspořádaně) pohybují. Tento druh pohybu se nazývá tepelný pohyb. Částice libovolné látky na sebe vzájemně působí přitažlivými a odpudivými silami, které závisí na vzdálenosti mezi částicemi. Potenciální energie částic. Pro rovnovážnou polohu částic se tato energie nazývá vazebná energie. Uvažujeme-li střední kinetickou energii jedné částice E k a E o vazebnou energii dvou částic, potom porovnáním těchto energií je možno rozlišit tři skupenství látek: plyn E k >> E o pevná látka E k < E o kapalina E k E o

Změny skupenství vody

VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO, TEPLOTA Celkovou energii soustavy E tvoří celková mechanická energie soustavy E, která je dána součtem kinetické energie E k a potenciální energie E p a vnitřní energie U. Vnitřní energie tělesa (soustavy) U E = E k + E o U = U k + U p E = E + U vnitřní energie soustavy U 1 na počátku děje a na konci děje U 2, změna vnitřní energie U U = U 2 - U 1 Je-li U > 0 dochází k přírůstku vnitřní energie, pro U < 0 dojde k úbytku vnitřní energie. Změna vnitřní energie konáním práce (např. při působení vnější tlakové síly na píst, při drcení a mletí těles, obrábění kovů atd.) Změna vnitřní energie tepelnou výměnou (ohřívání pokrmů na vařiči, ochlazování potravin, tání kostek ledu v kapalinách, tavení kovů apod.)

Teplo Q, jehož hlavní jednotkou je joule [ J ] První termodynamický zákon změna vnitřní energie soustavy U je rovna součtu práce W vykonané okolními tělesy působícími na soustavu a tepla Q odevzdaného okolními tělesy soustavě U = W + Q Teplo dodané soustavě je rovno součtu změny vnitřní energie soustavy a práce, kterou soustava vykonala. adiabatický děj, kdy neprobíhá tepelná výměna mezi plynem a okolím je Q = 0, takže z prvního termodynamického zákona vyplývá U = W

Základní bod termodynamické teplotní stupnice -trojný bod vody (rovnovážný stav soustavy led-voda-sytá pára) T = 273,16 K (Kelvin) Celsiova teplota t se v současné době definuje pomocí termodynamické teploty T definičním vztahem t = ( T - 273,15) o C kde T je číselná hodnota termodynamické teploty [K] Tepelná kapacita (tělesa, soustavy) Q C = [ J.K -1 ] měrnou tepelnou kapacitu (látky) T c = [ J.kg -1.K -1 ] Přenos vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou se může uskutečnit vedením tepla, tepelným zářením nebo prouděním Φ = Q τ Q m. T [ W ] se nazývá tepelný tok

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNU střední kinetická energie, která je přímo úměrná termodynamické teplotě 3 E k = 2 kt [ J ], kde k = 1,38.10-23 J.K -1 je Boltzmannova konstanta. Stavové veličiny: termodynamická teplota T, tlak p, objem V, počet molekul N, hmotnost plynu m nebo látkové množství n. Vztah mezi těmito veličinami vyjadřuje stavová rovnice. Pro ideální plyn pv = konst. Stavová rovnice platná pro libovolné množství plynu m pv = R m T, R m - molární plynová konstanta, která je pro všechny plyny stejná. R m = kn A = 8,31 J.K -1.mol -1 (k je Boltzmannova konstanta a N A je Avogadrova konstanta). T M m

Jednoduché tepelné děje s ideálním plynem Izotermický děj (děj při stálé teplotě plynu) (zákon Boylův- Mariottův) pv = konst. Izochorický děj (děj při stálém objemu plynu) (Charlesův zákon) p T = konst. Izotermy 0 V[m 3 ] Izobarický děj (děj při stálém tlaku plynu) (zákon Gay-Lussacův) Adiabatický děj V T = konst. c p pv χ = konst., kde c = je Poissonova konstanta, cv c p a c V jsou měrná tepla 0 V[m 3 ]

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK Pevné látky - látky krystalické a látky amorfní Krystalické látky jsou tvořeny krystalovou mřížku Většina krystalických látek jsou polykrystaly, Monokrystaly - přírodní (kamenná sůl, křemen atd.) nebo umělé jako monokrystaly z různých kovů (Cu, Pb, Zn), polovodičů (Ge, Si) či umělých drahokamů (rubín, safír) Amorfní látky (např. vosk, pryskyřice, plasty, asfalt apod.) Polymery (např. bílkoviny, celofán, kůže, bavlna, dřevo atd.) Deformace: pružná (elastická) trvalá deformace (tvárná nebo plastická) F

V deformovaném pevném tělese vznikají síly pružnosti F p V libovolném příčném řezu deformovaného tělesa vzniká stav napjatosti, který je charakterizován veličinou normálové napětí σ n = [ N.m -2 ], [ Pa ] Pro pružnou deformaci tahem (tlakem) platí Hookův zákon. Podle něj je normálové napětí přímo úměrné relativnímu prodloužení (zkrácení) σ n = ε E kde E je modul pružnosti v tahu (tlaku) Na základě Hookova zákona můžeme pro celkové pružné prodloužení l napsat vztah kde l 1 je původní délka F p S F p l 1 l = [ m ] ES

Teplotní délková roztažnost Teplotní délkovou roztažnost charakterizujeme součinitelem teplotní délkové roztažnosti α [ K -1 ] v daném intervalu teplot l = l 0 ( 1 + α t ) Teplotní objemová roztažnost Ta je charakterizovaná součinitelem objemové roztažnosti β. V = V 0 ( 1 + β t ) Pro izotropní tělesa (vlastnosti látek, z nichž jsou tělesa zhotovena, jsou ve všech směrech uvnitř látek stejné) je β = 3α

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN Rozdíl těchto energií je povrchová energie E E = σ S σ[ N.m-1] - povrchové napětí povrchové napětí vyjádříme povrchovou silou, F l σ = [ N.m -1 ] Kapilární elevace - kapilární tlak (podtlak) je kompenzován hydrostatickým tlakem hρg 2σ p k = = hρg R Kapilární deprese - V tomto případě je nesmáčivá kapalina v kapiláře stlačena do hloubky h pod hladinu okolní kapaliny. Výška h volné hladiny kapaliny v kapiláře o poloměru R ve smyslu zvýšení nebo snížení je na základě rovnováhy obou tlaků: 2σ h = [ m ] ρ.g.r

teplotní objemová roztažnost kapalin. Objem V kapaliny při teplotě t je dán přibližným vztahem V V 0 ( 1 + β t ), kde β je součinitel teplotní objemové roztažnosti kapaliny. Je-li ρ 0 hustota kapaliny při teplotě t 0, ρ ρ 0 ( 1 - β t). U běžných látek všech skupenství se při zvyšování teploty objem zvětšuje, při ochlazování zmenšuje. Voda však má výjimečnou vlastnost. Při zahřívání od 0 C do 3,98 C se její objem zmenšuje (hustota roste) a teprve nad 3,98 C se začíná objem zvětšovat (hustota klesá). Tento jev se nazývá anomálie vody