KURZUS: Fizika I.

MODUL: Termodinamika

18. lecke: Termodinamika II.

A tananyag részletes feldolgozása:

  • tankönyv 97-től 105-ig
  • CD NODE 70-től 74-ig
A tananyag összefoglaló vázlata
  • szilárd testek hőkapacitása
  • Dulong - Petit szabály molhő Cm=3R
  • szabadsági fokok befagyása: A hőmérséklet csökkenésével nő az anyagok belső rendezettsége, vagyis csökken az entrópiájuk.
  • S=entropia ugyanazon anyag különböző halmazállapotaiban:
    Sszilárd < Scseppfolyós < Sgáz
  • hőtágulás ε = Δ l l 0 = α Δ T + α Δ T 2 + α Δ T 3 Δ V V 0 = β Δ T + β Δ T 2 + β Δ T 3
  • hőátadás módja - hővezetés - hőáramlás - hősugárzás
Követelmények

Legyen képes

  • alkalmazni a Dulong-Petit szabályt
  • szóban leírni a szabadsági fokok befagyásának a jelenségét, következményét
  • az anyagok lineáris és köbös hőtágulására vonatkozó összefüggéseket a feladatokban helyesen alkalmazni
Kidolgozott feladat

A vas atomsúlya 55,9 g/mól és szobahőmérsékleten jó közelítéssel érvényes rá a Doulong-Petit szabály. Becsülje meg ebből a vas fajhőjét!
Megoldás: Doulong-Petit szabály szerint 1 mól vas hőkapacitása 3R 24,9 J/K. Ez a vasmennyiség viszont a feladat szerint 0,0559 Kg tömegű. Így a vas fajhője:

c 24,9 0,0559 = 446 J Kg K

Ellenőrzések
Mekkora az Al fajhője, ha igaz rá a Dulong-Petit szabály? (MAl=27 g/mol; C=25 J/(Kmol))
925 J/(Kkg)
0,925 J/(Kg)
1,85 kJ/(Kkg)
az 1. és 2. válasz
Melyik állítás igaz?
A szilárd testek hőkapacitása állandó.
Egy anyag szabadsági foka nem függ a hőmérséklettől.
A szabadsági fok egy bizonyos hőmérséklet tartományban konstans.
Minden anyag hőkapacitása konstans.
Miért jelenik meg a hidrogén gázban a hidrogén molekulának egy új szabadsági foka magas hőmérsékleten?
Mert az egyszabadsági fokra jutó energia nagyobb mint ami a rezgés gerjesztéséhez kell.
Mert a hőmérséklet növekedésével lineárisan nő a belső energia.
Mert a hidrogén két atomos gáz és magas hőmérsékleten szétesik atomokra.
Mert szobahőmérsékleten a hidrogén szilárd és szublimál.
Milyen módon jut el a Napról a hő a Földre?
hővezetés
hősugárzás
hőáramlás
mindegyik
Mikor beszélünk hőáramról, és mikor hőáramlásról?
A két fogalom azonos.
A hőáram egy jelenség, a hőáramlás az adott idő alatt átáramló hő és idő hányadosa.
A hőáramlás egy jelenség, a hőáram az adott idő alatt átáramló hő és idő hányadosa.
A hőáram akkor lép fel amikor az áram a vízben haladva hőt termel, a hőáramlás meg amikor ez a többi vízáramlás hatására eldeformálódik.
Melyik anyagnál követünk el nagy hibát, ha a hőmérséklettel arányosnak tekintjük a térfogatot, normál körülmények között?
Fe
H2O
He
egyik se
Van-e hőáramlás szilárd testekben?
nincs
van
gyakori, de van kivétel
csak vízben van hőáramlás, tehát nincs szilárd testekben