STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ



Podobné dokumenty
IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

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

KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku. Přemysl Šedivý. 1 Základní pojmy 2

Termodynamika ideálního plynu

9. Struktura a vlastnosti plynů

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

Fyzikální chemie. 1.2 Termodynamika

Termodynamika pro +EE1 a PEE

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

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

Kruhový děj s plynem

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

V p-v diagramu je tento proces znázorněn hyperbolou spojující body obou stavů plynu, je to tzv. izoterma :

Výsledky úloh. Obsah KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku

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

2.3.6 Práce plynu. Předpoklady: 2305

Výpočty za použití zákonů pro ideální plyn

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

HYDROPNEUMATICKÝ VAKOVÝ AKUMULÁTOR

Teplota a její měření

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

Termodynamické zákony

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

Příklady k zápočtu molekulová fyzika a termodynamika

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

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

Ing. Stanislav Jakoubek

Cvičení z termomechaniky Cvičení 2. Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa].

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ APLIKOVANÁ FYZIKA MODUL 2 TERMODYNAMIKA

Mol. fyz. a termodynamika

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

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

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

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

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Zákony ideálního plynu

7. Měření dutých objemů pomocí komprese plynu a určení Poissonovy konstanty vzduchu Úkol 1: Určete objem skleněné láhve s kohoutem kompresí plynu.

Stavová rovnice. Ve stavu termodynamické rovnováhy termodynamicky homogenní soustavy jsou všechny vnitřní parametry Y i

Teplovzdušné motory motory budoucnosti

6. Stavy hmoty - Plyny

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

III. Základy termodynamiky

FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY

11. Tepelné děje v plynech

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

TERMIKA VIII. Joule uv a Thompson uv pokus pro reálné plyny

IDEÁLNÍ PLYN II. Prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc.

Cvičení z termodynamiky a statistické fyziky

IV. KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM, TEPELNÉ MOTORY

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

Molekulová fyzika a termodynamika

Zpracování teorie 2010/ /12

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

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

12. Tepelné stroj 12.1 Přeměna tepelné energie na práci Izotermické rozpínání plynu Adiabatické rozpínání plynu kruhovým dějem

PZP (2011/2012) 3/1 Stanislav Beroun

TERMOMECHANIKA 4. První zákon termodynamiky

Plynové turbíny. Nevýhody plynových turbín: - menší mezní výkony ve srovnání s parní turbínou - vyšší nároky na palivo - kvalitnější materiály

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

Termodynamické základy ocelářských pochodů

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

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

Základy teorie vozidel a vozidlových motorů

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

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

FYZIKA 2. ROČNÍK. Změny skupenství látek. Tání a tuhnutí. Pevná látka. soustava velkého počtu částic. Plyn

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika)

IDEÁLNÍ PLYN 11. IDEÁLNÍ A REÁLNÝ PLYN, STAVOVÁ ROVNICE

Termodynamika pro +EE1

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Druhá věta termodynamiky

2.6.7 Fázový diagram. Předpoklady: Popiš děje zakreslené v diagramu křivky syté páry. Za jakých podmínek mohou proběhnout?

Kinetická teorie ideálního plynu

Cvičení z termomechaniky Cvičení 3.

Dodatkové příklady k předmětu Termika a Molekulová Fyzika. Dr. Petr Jizba. II. princip termodamický a jeho aplikace

VY_32_INOVACE_G 21 11

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

VLHKÝ VZDUCH STAVOVÉ VELIČINY

Obrázek1:Nevratnáexpanzeplynupřesporéznípřepážkudooblastisnižšímtlakem p 2 < p 1

Termodynamika. Martin Keppert. Katedra materiálového inženýrství a chemie

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Termomechanika 5. přednáška

Úloha č.1: Stanovení Jouleova-Thomsonova koeficientu reálného plynu - statistické zpracování dat

Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl

Termodynamika 1. UJOP Hostivař 2014

Vnitřní energie, práce, teplo.

Dodatkové příklady k předmětu Termika a Molekulová Fyzika. Dr. Petr Jizba. II. princip termodamický a jeho aplikace

Transkript:

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ. Ideální lyn ředstavuje model ideálního lynu, který často oužíváme k oisu různých dějů. Naříklad ozději ředokládáme, že všechny molekuly mají SEJNĚ ELKOU RYCHLOS, která je ro daný vzorek lynu tyickou veličinou (= střední kvadratická rychlost, která není ani růměrnou ani nejravděodobnější rychlostí molekul daného vzorku, jak si vysvětlíme ozději) IDEÁLNÍ PLYN: a) elikosti molekul jsou zanedbatelné vzhledem k jejich středním vzdálenostem ( málo molekul, lyn lze stlačit na nulový objem). b) Molekuly na sebe ůsobí silami ouze ři vzájemných srážkách. c) Srážky (mezi molekulami navzájem nebo nárazy molekul na stěnu nádoby) jsou ideálně ružné ( kinetická energie se zachovává).. Rozdělení molekul odle rychlosti nejravděodobnější rychlost v má ji většina molekul růměrná rychlost není to v Střední kvadratická rychlost v k teoreticky stanovená rychlost - stejná ro každou molekulu - tak, aby měl vzorek lynu stejnou celkovou kinetickou energii, jako když mají molekuly různou rychlost (díky srážkám at.) relativní molekul očet v v v m s ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í,,, N, v, v,,,, N, v k E N k = m v i E k = N mv k i = v k = N i = v N i 3. Střední kinetická energie molekuly E 0 k = = m0v 3 k 3 - k =,38.0 J. K Boltzmannova konstanta hmotnost JEDNÉ molekuly Střední kinetická energie molekuly záleží ouze na telotě lynu Kinetická energie vzorku obsahujícího N molekul: E = NE 0 =... -. - R = kna = 8,3 J.K mol... Univerzální lynová konstanta Avogadrovo číslo = 6,03 0 3 mol - Otázky: očet molů m n = = M N m N A. Dva vzorky různých lynů (kyslík, dusík) mají stejnou telotu. a) Jaký vztah latí mezi středními kinetickými energiemi jejich molekul? b) Jaký je vztah mezi středními kvadratickými rychlostmi jejich molekul? c) Když je umístíme do nádob se stejným objemem a za stejného tlaku, co můžeme říct o očtu částic v nádobách?. Sočítejte střední kvadratickou rychlost molekul kyslíku ři telotě -00 C; 0 C; 00 C. 3. 00 g argonu má telotu 0 C. Sočítejte celkovou kinetickou energii jeho molekul. ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í 4. lak lynu je zůsoben nárazy molekul na stěnu nádoby = 3 N L3/64-76 m0v k = ρv k 3 5. Stavová rovnice ideálního lynu N = m 3 0v k 3k v k = odvoďte níže uvedenou rovnici m 0 = nr kde m n = = M N m N A ato rovnice latí jen ro lyn ři nízkém tlaku a vysoké telotě. ylešení - an der Waals Nobelova cena 90. Avogadrův rinci (8) Pokud umístíme dva lyny do nádob stejného objemu a mají stejný tlak i telotu, otom musejí obsahovat stejný očet částic (vysvětli omocí stavové rovnice) 6. Děje s ideálním lynem Máme lyn v nádobě, jeho očet molů (molekul, hmotnost) je konstantní. Jedna z veličin,, se nemění, další dvě se budou měnit velmi omalu izotermický (I), izochorický (ICH, I) a izobarický (IB) děj. obecná rovnice latí, i když se ŠECHNY veličiny mění: = nr = = konst ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 3 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í 7. Izotermický děj = = = konst = konst Boylův Mariottův zákon (Boyle s Law, IE, 67-69, F, 60-684) Co ředstavuje konstanta z B. M. zákona? Jak byste ukázali izotermický děj?? - diagram označte osy a dokončete grafy 8. Izochorický děj = = konst = = konst Charlesův zákon (Pressure Law, F, 746-83) Co ředstavuje konstanta v uvedeném zákoně? Najděte analogie a rozdíly mezi dějem oisujícím tento zákon a využitím tlakového hrnce. - diagram označte osy?? ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 4 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í 9. Izobarický děj = = konst = = konst Gay Lussacův zákon (Gay Lusac s Law,778-850) Co ředstavuje konstanta v uvedeném zákoně? Nakreslete a vysvětlete demonstrační okus, který jste viděli. - diagram označte osu? L3/77-83, 86-7, X88-9, 90, X9-3 0. První termodynamický zákon a stavové změny z energetického hlediska První termodynamický zákon: Q = U + W elo dodané lynu může zvýšit jeho vnitřní energii nebo se řeměnit na vykonanu ráci. Znaménka: Q > 0 když se lyn ohřívá Q < 0 když se ochlazuje U > 0 když telota roste U < 0 když telota klesá W > 0 když se lyn rozíná ( roste) W < 0 když se lyn stlačuje ( klesá) alikujeme na děje s ideálním lynem a) I = konst U = 0 Q = W ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 5 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í ALE: Druhý zákon termodynamiky: Není možné sestrojit eriodicky racující teelný stroj, který by jen řijímal telo od určitého tělesa a konal stejně velkou ráci. Najdi a vysvětli rozdíl mezi ředchozími dvěma stanovisky. b) ICH = konst W = 0 Q = U Q = mc t c měrná teelná kaacita ro izochorický děj c) IB = konst Q = U + W Q = mc t c měrná teelná kaacita ro izobarický děj Otázky: 4. Definujte měrné teelné kaacity ro ICH a IB děj. Můžeme je někde najít? Jaký je mezi nimi rozdíl? 5. Je některá z nich vždy větší bez ohledu na druh lynu? ysvětli roč (následující tabulka nestačí). c PLYN kj kg K c c dusík,037,404 kyslík 0,9,40 vodík 4,89,4 ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 6 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í. Adiabatický děj všechny veličiny,, se mění rychlé stlačení/rozínání telo se nevyměňuje (rychlý děj) rozdíly mezi adiabatickým dějem a I, ICH a IB ději κ = konst Poissonův zákon (F, 78-840) c κ... kaa Poissonova konstanta... κ = c dolňte symbol větší/rovno/menší κ má velmi odobnou hodnotu ro molekuly mající stejný očet atomů (,4 ro dvouatomové;,66 ro jednoatomové;,3 ro tříatomové) AD I říklad adiabatické komrese: dieselův motor (vysvětli) www.engines.ic.cz říklady adiabatické exanze : CO hasicí řístroj htt://en.wikiedia.org/wiki/fire_extinguisher odstraňování bradavic dusíkem htt://www.medicinenet.com/warts_common_warts/article.htm ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 7 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í První termodynamický zákon ro AD děj: Q = 0 0 = U + W Platí rovnice = konst také ro AD děj? ysvětli. L3/ 94-95, 5-54. Práce ideálního lynu IB děj W = F s = As = locha od - diagramem = vykonaná ráce (ro libovolný tvar/děj!!!) ostatní děje O jaké děje se jedná? ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 8 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

W = Otázky: d I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í 6. Jak velkou ráci vykoná,3 g vzduchu, když za stálého tlaku změní telotu z 0 C na 00 C? Předokládejte molární hmotnost vzduchu 9 g mol -. L3/97-04 3. Kruhový děj s ideálním lynem Když vzorek lynu koná ráci, stlačíme ho, zahřejeme, ochladíme, a o sérii dějů jsou všechny stavové veličiny (,, ) stejné, jako byly na začátku. A locha od W vykonaná PLYNEM (exanze) B locha od W vykonaná NA PLYNU (komrese) výsledná ráce vykonaná lynem během jednoho cyklu = locha uvnitř křivky/smyčky ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 9 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í Otázky: 7. MPa 0.3 A B i) Jaké děje jsou odle grafu AB, BC, CD, DA? ii) Naište stavovou rovnici a rovnici ro rvní zákon termodynamiky. iii) Jak velká ráce se vykoná ři AB, BC, CD, DA? iv) Dodáváme nebo odebíráme telo? 0. D C v) Zvyšuje se nebo snižuje telota? vi) Jak bychom děj realizovali? 6 litr vii) Jak velkou ráci vykoná lyn během jednoho cyklu? AB BC CD DA i) děje ii) rovnice iii) W iv) Q v) vi) jak udělat účinnost (η ) energie (výkon )vykonaná η = < energie (výkon ) dodaná ro jeden cyklus:,, stejné U = 0 dodané W = Q = Q Q odevzdané = vykonaná ráce Q = dodaná energie/telo W Q -Q Q η = = = - < Q Q Q Otázky: 8. Plyn řijal během jednoho cyklu telo 7 MJ a odevzdal 3 MJ. Jak velkou ráci během jednoho cyklu vykonal a jaká je účinnost cyklu? ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - 0 - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í 9. Pojmenuj děje AB, BC, CA. Jak velká ráce se během nich vykoná? MPa 5 A B C 4 l Carnotův cyklus ro ideální lyn x AD + x I děj telota se jednoduše měří, telo se musí očítat telota ohřívače telota chladiče AD komrese I exanze AD exanze η = = I komrese L3/05-0 4. eelné stroje Část vnitřní energie sáleného aliva se řemění na telo arní stroje telo uvolněné hořením aliva ohřeje vodu na áru o vysokém tlaku rotace turbíny/osuvný ohyb ístu ára se ochladí kondenzace voda ohřeje se znovu = kruhový děj (James Watt, skotský inženýr, 784 vylešení oužil stejnou vodu) salovací motory zážehové (jiskra) a vznětové (bez jiskry) alivo se vzduchem se vznítí exanze ohyb ístu www.engines.ic.cz Použijte informace z internetu a oište funkci čtyřdobých a dvoudobých zážehových a vznětových motorů, najděte rozdíly. ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ

I N E S I C E D O R O Z O J E Z D Ě L Á Á N Í tryskové motory odobné alivo, racují na rinciu zákona zachování hybnosti 3 5 6 4 nasávání vzduchu, stlačení vzduchu (víc O ), 3 rostor salování aliva, 4 tryska dodávající benzín, 5 turbína ro komresor, 6 tryska Otázky: 0. Najděte rozdíly a shody mezi výše uvedenými tyy motorů.. e kterém taktu koná dvoudobý (čtyřdobý) motor ráci? Odovědi:. a) je stejná b) těžší molekuly jsou omalejší c) je stejná. a) 367 m s - b) 46 m s - c) 539 m s - 3. 9 kj 7. 9,8 J 9. 4 MJ; 57% 0. 5 kj; (-)9 kj; 0 ENO PROJEK JE SPOLUFINANCOÁN EROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A SÁNÍM ROZPOČEM ČESKÉ REPUBLIKY - - SRUKURA A LASNOSI PLYNŮ