slide1 l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig) PowerPoint Presentation
Download Presentation
Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig)

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 19

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig) - PowerPoint PPT Presentation


  • 169 Views
  • Uploaded on

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig). Dr. Inzelt György egyetemi tanár Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Fizikai Kémiai Tanszék. Korai idők kronológiája.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig)


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Az energia, az energiaváltozásés az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete(a hőtantól a termodinamikáig)

Dr. Inzelt Györgyegyetemi tanár

Eötvös Loránd Tudományegyetem

TTK Fizikai Kémiai Tanszék

slide2

Korai idők kronológiája

i.e. 250000 év tűzgyújtás – hőfejlesztés dörzsöléssel spontán tűz villámcsapás által

i.e. 7000-10000 év sütés – főzés, cserépégetés, fémmegmunkálás

i.e. IV. század

Arisztotelész(i.e. 384-322)

őselemek; a 4 közül az egyik a tűz (ősanyag + meleg és száraz), dynamisz (erő), energeia (mozgási energia)

Kína: Írások könyve „A Nagy Szabály” c. fejezet:

5 elem, „Az első a víz, a második a tűz…”

Ellentétpárok (jin és jang) hideg – meleg

Görög és kínai: az uralkodó rend sok, kis állandóan mozgó, egymással kölcsönhatásban álló részekből alakul ki.

Héron: Pneumatika (levegő és légnyomás)

pneuma (sztoikus természetfilozófia): tüzes lélegzet, a világot betöltő változékony erő.

Hőanyag, mozgás, rend, energia

slide3

Korai idők kronológiája

T. Lucretius Carus(i.e. 97-55) római filozófus-költő „A természetről” De Rerum Natura

„Nézd ugyanis valahányszor réseken által

Ontja homályosb részibe a háznak be sugarát:

Látni fogod, hogy szerte az űrben mennyi parányi

Test pezseg a fénylő napsugárnak közepette.”

Tyndall – jelenség John Tyndall (1820-1893)

slide4

1500 évvel később (XVII. sz.)

A hőmérséklet, a nyomás és a gáztörvények

Galileo Galilei (1564-1642) vákuum, légnyomás

Evangélista Torricelli (1608-1647) légnyomás és mérése, „funiculus”

Blaise Pascal (1623-1662) Pa egység

Otto von Guericke (1602-1686) magdeburgi féltekék – vákuum

Robert Boyle (1627-1691) Sceptical Chemist, ír nemes, Oxford, gazdag

Robert Hook (1635-1703) Hook – törvény, légszivattyú

Boyle – Mariotte törvény: PV = állandó

Boyle csak idézte 1662-ben kiadott könyvében Richard Towneley (1629-1668) megállapítását, aki viszont Henry Power (1623-1668) kísérleteit és következtetéseit használta fel.

Edmé Mariotte (1620-1684) könyve 1679

Isaac Newton: Principia II. kötet: a nyomás és a térfogat közötti összefüggés a részecskék egymás közötti rövidtávú kölcsönhatásából következik.

Santorio Santorii (1561-1630) az első hőmérő 1612.

Ez és Galileié is nyomásérzékenyek voltak.

slide5

Guillaume Amontons (1663-1705) az első megbízható hőmérő

Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1734) folyadékos hőmérő

Anders Celsius (1701-1744) hőmérsékleti skála 1742.

Joseph Louis Gay - Lussac (1778-1850)

p ~ T (V = állandó), V ~ T ( p = állandó)

Gay – Lussac vagy Charles törvény [→ Peter G. Tait (1831-1901) skót fizikus; Jacques A.C. Charles (1746-1823) is francia volt!]

Gay – Lussac: gázreakciók térfogati törvénye 

Amadeo Avogadro (1776-1856): minden gáz azonos térfogata, állandó hőmérsékletenés nyomáson azonos számú molekulát tartalmaz. 1811

Nem figyeltek fel rá.

Stanislao Cannizzaro (1826-1910) 1858 Avogadro elmélet magyarázata

Julius Lothar Meyer (1830-1895):

„Mintha hályog esett volna le a szememről, a kétségek eltűntek, és helyükre lépett a bizonyosság békéje.”

Egyesített gáztörvény: PV = nRT

A hőmérséklet fogalma és mérhetősége.

slide6

A hő mint a részecskék mozgása, az energia

A kinetikus elmélet (részecskék mozognak)

Daniel Bernoulli (1700-1782) „Hydrodynamika” c. könyve 1738.

p ~ v2 gázok hőmérséklete a részecskék mozgásából származik

Leonard Euler (1707-1783) v = 477 m s-1

Christian Huygens (1629-1695) rugalmas ütközésben Σmv őrződik meg

Gustave Gaspard de Coriolis (1792-1843) mozgási energia ½ m v2.

Thomas Young (1773-1829) energia a vis viva (eleven erő, életerő) helyett

William J.M. Rankine potenciális (helyzeti) és kinetikus (mozgási energia)

Lord Kelvin (William Thomson 1824-1907, Baron Kelvin of Largs)

- kinetikus energia K fok, „thermo-dynamic” 1849. termodinamika

James Watt (1736-1819) munka gőzgép

slide7

Hőanyag vagy mozgási energia? I.

Francis Bacon (1561-1626) a hő az anyagi részecskék mozgásának egyik formája 1620. „Novum Organum”

[Francis Thomas Bacon (1904-1992) – pórusos gázdiffúziós elektród, első alkalikus tüzelőanyag cella – Apolló űrhajó]

Caloricum (hőszubsztancia) – minden anyagban jelenlevő rugalmas folyadék

Joseph Black (1728-1799) – kaloriméter: a hőmérséklet mérésével a hő mennyisége meghatározható, hőkapacitás, különbségtétel a hő és a hőmérséklet között.

Nicolas L. Sadi Carnot (1796-1832) 1824. Lord Kelvin: „a tudománynak adott korszakalkotó ajándék”, hőerőgépek, gőzgépek hatásfoka (η)

nyomás – térfogat diagram, Carnot ciklus, termodinamikai reverzibilitás

slide8

Hőanyag vagy mozgási energia? I.

Jean B.J. Fourier (1768-1830) hővezetés egyenlete – Fourier sorok

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)

Pierre Simon Laplace (1743-1827) „Értekezés a hőről” 1783.

„A tudósok véleménye megoszlik a hő természetét illetően. Sokan úgy vélik, a hő fluidum, amely szétoszlik a természetben, és aszerint járja át a testeket, hogy milyen a hőmérsékletük, és mennyire képesek a hő megtartására… Más tudósok szerint a hő az anyagot alkotó részecskék észrevehetetlen mozgásának az eredménye… Nem kívánunk dönteni a két hipotézis között.”

slide9

Hőerőgépek, gőzgépek

Az ipari forradalom

Kulcskérdés: a hőt minél nagyobb hatásfokkal munkává alakítani

Denis Papin (1647-1714) egydugattyús gőzgép

Thomas Savery (1650-1715) gőzszivattyú

Thomas Newcomen (1663-1729) „vasangyal” „tüzesgép”

James Watt kondenzációs gőzgép (kazán-munkahenger-gőzsűrítő) 1769.

Richard Trevithick (1771-1833) 1803. ez első gőzmozdony

George Stephenson (1781-1848) tökéletesített gőzmozdony

Hol van Wattnak illetve Stephensonnak szobra Budapesten?

(A Keleti pályaudvar falfülkéjében.)

slide10

Hőerőgépek, gőzgépek

Robert Fulton (1765-1815) gőzhajó 1814.

Joseph Cugnot (1725-1804) gőzkocsi

Benoit Pierre Émile Clapeyron (1799-1864) tette ismertté Carnot munkáját

Kelvin: abszolút hőmérsékleti skála a Carnot – ciklus alapján

Rudolf Diesel (1858-1913) „Theorie und Konstruktion eines rationallen Warme – Motors” 1893.

„Vas sínen a gőzgép nagy terhet vonva közeleget,

Testem is hőanyt likacsin már veszteni kezdi.”

Arany János: „A reggel – Természetrajz” 1881.

slide11

Hőanyag vagy mozgási energia? II.A hőanyag elmélet bukása, a kinetikus elmélet diadala

Mihail Lomonoszov (1711-1765) „Elmélkedések a meleg és a hideg okáról” 1750.

„a meleg az anyag belső mozgásával van összefüggésben… a belső mozgás alatt az anyag érzékelhetetlen részeinek helyváltoztatását értjük.”

Humphry Davy (1778-1829) „Értekezés a hőről, a fényről és a fény kombinációjáról” 1799.

„a caloricum nem létezik”

Benjamin Thompson, Rumford grófja (1753-1814)

a híres ágyúfúrási kísérlet, 1798. Royal Society előadás „a súrlódás által létrehozott hő kimeríthetetlen…, ezért a hő nem lehet anyagi természetű…, hanem az a mozgás egyik formája”

slide12

Az energiamegmaradás törvénye

Julius Robert Mayer (1814-1878) A munka és a hő egymásba alakítható, az energia megsemmisíthetetlen.

James Prescott Joule (1818-1899) Joule egység a hő (Q) és a munka egymásba alakítható

Q ~ I 2Rt I – áramerősség, R – ellenállás, t - idő

Joule – Thomson – hatás → hűtőgépek

William R. Grove (1811-1890) „On the Correlation of Physical Forces” - tüzelőanyag-cella 1839.

slide13

Az energiamegmaradás törvénye

A termodinamika főtételei

2. főtétel – Carnot, Kelvin (1852) – az energia disszipációja, irreverzibilis folyamatok

1. főtétel – Mayer

Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822-1888)

entrópia: trope (görög, átalakulás) + en (be)

Verwandlung = átalakulás, átváltozás

„A világ energiája állandó, az entrópia a maximumra törekszik.” 1850.

„hőhalál” elméletek

3. főtétel – Walther Nernst (1864-1948)

S (T = 0) = 0 Nobel – díj 1920, „termokémiai munkásságáért”

0. főtétel hőmérsékleti egyensúly, a hőmérsékletmérés alapja

slide14

A kinetikus elmélet további fejlődése

John Herapath (1790-1868)

PV = N mv2

John James Waterston (1811-1883)

energiaeloszlás (ekvipartició) elve

v ~ T½ Philosophical Transactions 1846.

elutasítják, Lord Rayleigh (1842-1919) újra felfedezi 1892.

James Clerk Maxwell (1831-1879) gázok kinetikus elmélete, a molekulák sebességeloszlása 1860.

Clausius (1857) PV = ⅓N m u2

Ludwig Boltzmann (1844-1906)

„A termodinamika 2. főtételének mechanikai értelmezése” 1866.

Az energiaeloszlás törvénye, 1868.

S = k ln W

Josiah Willard Gibbs (1839-1903)

„Elementary Principles in Statistical Mechanics Developed with Special Reference to the Rational Foundations of Thermodynamics” 1902.

slide15

A kinetikus elmélet további fejlődése

Max Planck (1858-1947) – állapotösszeg, megoszlási függvény (partition function)

„Az entrópia növekedésének elvéről”

hatáskvantum

Albert Einstein (1879-1955) 1905. Annales der Physik

„Planck sugárzási elmélete és a fajhők elmélete” 1907.

Pierre Louis Dulong (1875-1838) és Alexis – Thérese Petit (1791-1820)

szilárd testek hőkapacitása azonos, 25 J-1 mol-1

mérések kis hőmérsékleteken

Paul Gottfried Linde (1842-1934) cseppfolyós levegő a Joule-Thomson elv alapján

Einstein T→ 0 Cv → 0

Peter Joseph Wilhelm Debye (1884-1966) Cv ~ T3

slide16

A kinetikus elmélet további fejlődése

Energetikus iskola (Wilhelm Ostwald, Dukem)

Az energia a legalapvetőbb realitás (létezési forma).

Einstein 1905. E = m c2

Atomenergia.

Maghasadás 1938.

Otto Hahn (1879-1968), Fritz Strassmann (1902-1980)Lise Meitner (1878-1968), Otto Robert Frisch (1904-1979)

200 Me V / reakció = 2 x 1010 kJ / mol reacióként

1942. december 2. Enrico Fermi, Szilárd Leo, Chicago atomreaktor

slide17

Kémiai termodinamika. A főtételek egyesítése.

G = U + PV – TS = H – TS Gibbs 1870.

G – szabadentalpia, Gibbs energy, Gibbs free energy

H – entalpia [Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926), 1909; thalposz = hő, en = benne (görög)]

Kémiai potenciál – Gibbs

fázisszabály: F + SZ = K + Z – Gibbs

Helmholtz: kötött és szabad energia 1882.

A = U – TS

Pierre Eugene Marcelin Berthelot (1879-1907)

affinitás

Gibbs – Helmholtz – egyenlet —Bugarszky István (1868-1941) endoterm elem

Gibbs: DG = – n FEcell

slide18

Kémiai termodinamika. A főtételek egyesítése.

Jacobus Henricus van’t Hoff (1852-1911) 1901. első kémiai Nobel – díj

kémiai termodinamika

„Études de dinamique chimique” 1884.

egyensúlyi állandó hőmérséklet és nyomásfüggése, ammóniaszintézis

ozmózisnyomás – hibás elmélet:

„Die Rolle des osmotischen Druckes in der Analogie zwischen Lösungen und Gasen” Zeitschift für physikalische Chemie 1, 481 (1887).

slide19

Köszönöm

a megtisztelő figyelmet!