KURZUS: Mérnöki fizika
MODUL: Termodinamika
14. lecke: Alapfogalmak. Ideális gázok és szilárd testek termodinamikája
Alapfogalmak. Ideális gázok és szilárd testek termodinamikája | ||
A jegyzet feldolgozandó fejezetei: | ||
| ||
Tanulási célok: | ||
A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz: | ||
| ||
Támpontok a tanuláshoz | ||
A termodinamikáról szóló rész elején részben olyan alapfogalmakkal ismerkedünk meg, melyek már az általános iskolai tanulmányok során is előfordultak. Ilyen pl. a hőmérséklet és a belső energia fogalma. Ezek meghatározását megadjuk a jegyzetben is, de feltételezzünk, hogy Ön már rendelkezik ilyen ismeretekkel, így ez a bevezető rész nem hosszas és aprólékos. Ha szükséges, ezeknél a részeknél érdemes lehet korábbi tankönyveit segítségül hívni. | ||
Az alapfogalmak közül a hőkapacitás, fajhő és mólhő fogalmak egymáshoz közeliek, ezért a tanuláskor ügyeljen arra, hogy ezek különbségét és a köztük levő egyszerű kapcsolatot világosan lássa. | ||
A termodinamika I. főtétele alkalmazásainál az előjelek helyes használatára ügyeljen kiemelten. | ||
Az ideális gázok állapotegyenletének kétféle alakjának felírásakor (pV=nRT ill. pV=NkT) ügyeljen az anyagmennyiség kétféle mérőszámának különbségére: n a mólszámot, N a molekulák számát jelenti. | ||
A molekulák sebességeloszlásáról szóló részben igen összetett formulák is felbukkannak. Ezeket egyszer tanulmányozza át, de önálló reprodukálásuk nem követelmény. Azt viszont, hogy az egyes irányokban való mozgás járuléka a mozgási energiában egyaránt kT/2 nagyságú, az ekvipartíció tételénél felhasználjuk, és ez lehetőséget ad adott körülmények között a molekulák átlagsebességének kiszámítására. Ez már a tárgy követelményei közé tartozik. | ||
Az ekvipartíció tételének felhasználásával a gázok fajhője kiszámítható. Ezeknél a számításoknál elegendő a molekulaszerkezetről csak néhány elemi ismerettel rendelkezni, melyek szerepeltek a korábbi tanulmányokban. Megjegyzendő, hogy a tárgy anyagszerkezetről szóló fejezete a molekulák szerkezetéről részletes információkkal fog szolgálni, így ha ebben a pillanatban esetleg távoliak is a molekulák szerkezetéről szerzett korábbi ismeretek emlékei, a félév végéig ez is fel fog frissülni. | ||
A hőtágulással kapcsolatos ismeretek több helyütt közvetlenül kapcsolódnak a mindennapi tapasztalathoz. Itt elemi számításokkal megtanuljuk ezek mértékét is kiszámolni. | ||
A szilárd testek hőkapacitásáról szóló rész könnyen felfogható, ha az ekvipartíció tételéről mondottakat alkalmazzuk. Figyeljünk fel arra, hogy a jegyzetben megtalálhatjuk az indoklását, miért nem különböztetjük meg szilárd testek esetén az állandó nyomáson ill. állandó térfogaton vett hőkapacitást. Ez a gyakorlati élet szempontjából egy jelentős egyszerűsítést eredményez. | ||
Ellenőrző kérdések |
1. Két testnek azonos a hőkapacitása, de az elsőnek nagyobb a tömege. Melyik anyaga a nagyobb fajhőjű?
![]() | |||||||||||
2. Az, hogy egy tartályban 1 mól gáz van, azt jelenti, hogy:
![]() | |||||||||||
3. Mi mondható alacsony hőmérsékleten a szilárd testek mólhőjének és a Doulong-Petit szabály által adott értéknek viszonyáról?
![]() | |||||||||||
4. Kb. hány levegőmolekula van egy 50 m3 térfogatú szobában? A nyomást vegyük 105 Pa-nak, a hőmérsékletet 20 celsiusnak.
![]() | |||||||||||
5. Mekkora átlagos sebességgel mozog egy benzolmolekula a hőmozgás hatására 300 K hőmérsékleten? A benzol móltömege 78 g/mol.
![]() |