Gázok

1. Gázok

2. A gázokról általában Gázok tulajdonságai: • Kitöltik a rendelkezésre álló teret • Nagymértékben összenyomhatók • A részecskék rendezetlen hőmozgást végeznek Modellezés: golyómodell (ideális gázmodell)

3. Az ideális gázmodell Az ideális gáz jellemzői: • A molekuláik térfogata elhanyagolhatóa gáztérfogatához képest. • A gázmolekulák – az egymáson történő rugalmas ütközésen kívül – nincsenek kölcsönhatásban. • A részecskék egymással és a tartóedény falával tökéletesen rugalmasan ütköznek. (ebből származik a gáz nyomása) • Két ütközés között egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek.

4. A részecskék hőmozgását igazoló jelenségek Tyndall jelenség A nyugvó levegőben lévő por- és füstrészecskék kavargó mozgását láthatjuk, amikor megvilágításkor a fényt visszaverik. Diffúzió Folyadékok és gázok külső hatás nélküli keveredése. (a kölni illata kis idő után a szoba másik végében is érződik)

5. Állapotjelzők Azokat a fizikai mennyiségeket nevezzük így, amelyekkel egy adott gáz állapota megadható. neve jele mértékegysége • nyomás (p) [Pa] • térfogat (V) [m3] • hőmérséklet (T) [K] • mólszám (n)

6. Állapotjelzők csoportosítása 1. Összeadódó (extenzív) • tömeg (m) • térfogat (V) 2. Kiegyenlítődő (intenzív) • hőmérséklet (T) • nyomás (p)

7. Nyomás (TK. 142. old.) A nyomóerő és a nyomott felület hányadosa. definíciója: Jele: p mértékegysége: (pascal) ahol Aa nyomott felület

8. Hőmérséklet Kelvin-skála A hőmérséklet jellemzésére különböző hőmérsékleti skálákat alkalmaznak, amelyek két alappontja a víz olvadás - és forráspontja. Leggyakrabban a Celsius-skálát használják. Celsius-skála A fizikában a Kelvin-skála használatos (SI-alapegység). E kettő beosztása egyforma, csak a 0 pontjuk tér el: 0°C = 273,16 K. T= t + 273

9. Ideális gázok állapotegyenlete A gázok állapotjelzői közötti kapcsolatot adja meg. valamint Az állandók értékei a függvénytáblázat 137. oldalán találhatók.

10. Az állapotegyenletet tehát többféle alakban adhatjuk meg.

11. Az általános gáztörvény Állandó tömegű gáznak, ha egy folyamatban változik a térfogata, nyomása és hőmérséklete, akkor

12. Ha a gáz állapotjelzői megváltoznak, akkor az általános gáztörvény alapján a következő kapcsolat érvényes

13. Speciális állapotváltozások Izotermikus állapotváltozás T= állandó Izobár állapotváltozás p = állandó Izochor állapotváltozás V = állandó

14. Izotermikus állapotváltozás Robert Boyle 1627-1691 A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó hőmérsékletű gáz nyomása és térfogata fordítottan arányos. Boyle-Mariottetörvénye Edmé Mariotte 1620-1684

15. Izobár állapotváltozás Gay-Lussac I. törvénye A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó nyomású gáz térfogata és hőmérséklete egyenesen arányos.

16. Gay-Lussac II. törvénye A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó térfogatú gáz nyomása és hőmérséklete egyenesen arányos. Izochor állapotváltozás Luis Joseph Gay-Lussac 1778-1850

17. Egy rendszer belső energiáját az alkotó részecskék mozgási energiájának és a ré-szecskék közötti kölcsönhatásból származó potenciális energiák teljes összegeként hatá-rozhatjuk meg. Belső energia A jele Q,mértékegysége a J (joule).

18. Ha két különböző hőmérsékletű test érintkezik, akkor hőmérséklet-kiegyenlítődés történik. A melegebb test hőt ad le, a hidegebb pedig hőt vesz fel. Termikus kölcsönhatás

19. A hőtan főtételei • főtétel: Egy test belső energiájának változása egyenlő a testnek hőközléssel átadott energia és a testen végzett munka összegével. II. főtétel: A hő magától csak a melegebb helyről a hidegebbre mehet át: a természetben a spontán folyamatok iránya olyan, hogy a hőmérséklet-különbségek kiegyenlítődnek.

20. Hőkapacitás A hőmennyiség megváltozása egyenesen arányos hőmérséklet -változással. A hőkapacitás olyan anyagjellemző, amelynek értékét általában kísérleti úton határozzák meg. a hőmennyiség megváltozása hőkapcítás hőmérséklet -változás

21. Fajhő Fajhőnek nevezzük az alábbi mennyiséget. hőkapcítás fajhő tömeg Megkülönböztetünk állandó térfogaton vett fajhőt cV és állandó nyomáson vett fajhőt cp.

22. Mólhő Mólnyi mennyiségű vegyület vagy elem 1 K-al való felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség. hőkapcítás mólhő moláris tömeg

23. A gázok állapotváltozásai az I. főtétel alapján Izotermikus állapotváltozás során a gázzal közölt hőmennyiség (Q) teljes egészében a környezetnek adódik át mechanikai munkavégzés (W) formájában, illetve a gázon végzett mechanikai munka számértéke megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amelyet a gáz az állapotváltozás során a környezetének lead. mivel T= állandó  T = 0 Q = cmT = 0 ezért U = W = - pV

24. Az Izobár állapotváltozás (p = áll.) során a térfogati munka értéke: W = - pV = - p(V2 - V1) Az első főtétel ezen állapotváltozásra érvényes alakja a következő:

25. Izochor állapotváltozás (V = áll.) A folyamat során a gáz térfogati munkát nem végez, a gáz belső energiájának megváltozása éppen egyenlő a gázzal közölt hőmennyiség értékével:

26. Adiabatikus állapotváltozás (Q = áll.)

27. Adiabatikus állapotváltozás ábrázolása p 2 p2 T2 1 p1 T1 v v2 v1

28. Az első főtételben szereplő mennyiségek közül a közölt hőmennyiség (Q) értéke zérus, vagyis a gáz által végzett térfogati munka (W) éppen egyenlő a gáz belső energiájának megváltozásával, vagyis U = W