Základné poznatky molekulovej fyziky

Základom MF je kinetická teória látok.

1. Látky sa skladajú z častíc2. Častice konajú chaotické neusporiadané

pohyby3. Častice na seba pôsobia príťažlivými a

odpudivými silami

Molekulová fyzika

1.Látky sa skladajú z častícČo potvrdil vynález elektrónového mikroskopu

Molekuly vodíka na povrchu zlata

molekuly vody bez tlaku a pod tlakom

2. Častice konajú chaotické pohyby• Difúzia – samovoľné prenikanie častíc jednej

látky medzi častice druhej látky

• Brownov pohyb

• Tlak plynu

3. Častice na seba pôsobia príťažlivými a odpudivými silami

Príťažlivé a odpudivé sily závisia od vzdialenosti medzi časticami.

Najväčšie príťažlivé sily pôsobia medzi časticami pevnej látky, najmenšie medzi časticami

plynov.Sily, ktoré viažu atómy v molekule látky

nazývame väzbové sily.

Rozdelenie látok

• Plynné• Kvapalné• Pevné• Plazma

Kvapalná látka

Pevná látka

Plynná látka

Molekuly plynných látok

• Skladajú sa z jedného alebo viacerých atómov• Majú veľkú kinetickú energiu Ek• Plyny sú rozpínavé a stlačiteľné• Môžu zaujať akýkoľvek priestor• Stredná vzdialenosť molekúl je rádovo 3nm• Ek>Ep

• Pohybujú sa vo všetkých smeroch• Zmena smeru a veľkosti nastáva v dôsledku zrážky

molekúl

Molekuly pevných látok• Príťažlivé sily sú veľmi veľké• Častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh• Ep>Ek

• Stredná vzdialenosť je rádovo 0,2nm• Sú zložené z častíc s pravidelným

usporiadaním• Tvoria kryštalickú štruktúru, niektoré ju však

nemajú, napr: sklo, vosk ( pevné látky = kryštalické + amorfné )

Molekuly kvapalných látok

• Príťažlivé sily sú veľmi veľké

• Konajú kmitavý pohyb okolo rovnovážnych polôh, ale vplyvom vonkajších síl a zvyšovaním teploty je možné usmerniť ich pohyb

• Ep = Ek

• Stredná vzdialenosť je rádovo 0,2nm• Častice sa vyznačujú istou usporiadanosťou

na krátku vzdialenosť

Plazma • Látka skladajúca sa z rôznych častíc s nábojom• Je navonok neutrálna• Pri vysokých teplotách môže byť zložená len z

voľných jadier a elektrónov • Podoby: oheň, blesk, polárna žiara

Rovnovážny stav termodynamickej sústavy

• Teleso alebo skupina telies, ktorých stav skúmame je termodynamická sústava

• Veličiny, ktoré určujú jej stav sú stavové veličiny (objem V, teplota T, tlak p,...)

Izolovaná sústava

• Je sústava, v ktorej neprebieha výmena energie s okolím a jej chemické zloženie a hmotnosť zostávajú konštantné

• Kalorimeter c1.m1.(t1-t) = c2.m2.(t2-t)

Popis fyzikálnych veličín v kalorimetrickej rovnici :

c1,2 - merné tepelné kapacity látok 1,2 m1,2 - hmotnosti látok 1,2

t1,2 – pôvodná teplota látok1,2 t - výsledná teplota rovnovážneho stavu

TeploTeplo? ?Aký je rozdiel medzi teplom a teplotou?Od čoho závisí teplo Q odovzdané alebo prijaté?

POJEMTEPLO

V bežnom živote( teplote vzduchu)

TEPLO=ENERGIA, ODOVZDANÁ TEPLEJŠÍM TELESOM CHLADNEJŠIEMU

Teplo sa rovná energii, ktorú pri tepelnej výmeneodovzdá teplejšie teleso chladnejšiemu. Teplo prijaté telesom s určitou hmotnosťou pri tepelnejvýmene je priamo úmerné zvýšeniu teploty a

hmotnosti telesa: Q ~ m. (t – t0)

Zohrievanie vody v kadičke

m1

varič

m2

varič

0

20

40

60

80

0 Q 2Q 3Q 4Q 5Q

m=250g m=500g

m1= 250gt01= 200C––––––––-Q = ?

m2 = 500g t01 = 200C–––––––––Q = ?

Q ~ ( t2-t0) Q ~ m

Q ~ m . ( t – t0)

t / 0C

Teplo – fyzikálna veličina; značka – QJednotka–1 joule ( 1J )

Vo fyzike

Odovzdáva teplo

Prijíma teplo

Horúci čaj + lyžička

Zmena vnútornej energie telesapri tepelnej výmene.

Horúci čaj, pohár, lyžička

Kahan a valec

Kovová a sklenená tyč

Tepelný vodič

Tepelný izolant

prijíma

odovzdáva

časť Ek

Zmena vnútornej energie telesa môže nastať tepelnou výmenou: pri styku dvoch telies s rôznymi teplotami. Tepelná výmena vedením nastáva v telese, ktorého dve časti majúrôzne teploty. V tepelných vodičoch prebieha tepelná výmena vedením rýchlo, v tepelných izolantoch pomaly

vnútornej energie

zväčšenie

zmenšenievyrovnanie

800C

200C

Odovzdáva Ek

Tepelná výmena(opíš)

Merná tepelná kapacita.

mglmv

varič

Zohrievanie rôznych kvapalín

mg l= mv

t0gl = t0v

tgl > tv

Voda

glyc

erol

QQ1 2.Q1 3.Q1

30

3840

50 56

74

t/ 0C..

.pri

jím

a r

ov

na

ké

te

plo

,ic

h t

ep

lota

sa

zv

ýš

ila

rô

zne

.

Merná tepelná kapacita• vlastnosť látok• označenie : c• jednotka : 1 joule na kilogram a Celziov stupeň• značka jednotky:

m = 3 kgt = 5 °CQ = ?––––––––

Q = c . m . ( t – t 0 )

Q = 4200 . 3 . 5 J

Q = 63 000 J = 63 kJ

Voda prijme teplo 63 kJ.

Teleso s hmotnosťou m : a) prijme pri zvýšení teploty o ( t – t0) teplo Q = c. m. ( t – t0), ak t > t0

b) odovzdá pri znížení teploty o ( t0 – t ) teplo Q = c. m. ( t0 –t), ak t0>t– kde c merná tepelná kapacita látky.– rovnice platia ak nenastane zmena skupenstva látky

.Ckg

J

cvody = 4180

.Ckg

J

Pokusné určenie tepla prijatého alebo odovzdaného telesom pri tepelnej výmene

? Čo potrebujeme na určenie tepla ? ( Q )• váhy (m)• teplomer (t)• tabuľky (c)• zmiešavací kalorimeter Q

= c

. m

. (

t –

t 0

)

Horúca voda

vzd

uch

tepelný izolant

chla

dn

é

ho

rúce

miešačka

teplomer

Horúca voda a kalorimeter oceľ

900C

m = O,2 kgt0 = 15 0Ct = 80 0Cc = 0,46 kJ/kg 0C––––––––––––––-Q = ? kJ

Q = c . m . ( t – t 0 )Q = O,46 . 0,2 . 65 kJQ = 5,98 kJ

Oceľové teleso prijalo teplo asi 6 kJ.

Do 1,1 kg vody 20 0C ponoríme 1,8 kg oceľ. teleso teploty 100 0C ...

m1 = 1,1 kgm2 = 1,8 kgt1 = 200Ct2 = 100 0Ct3 = 32 0C––––––––––a) Qv = ? Jb) Qt = ? J

a) Qv = cv . m1 .( t3 –t1)Qv = 4,2 . 1,1 .12 kJQv = 55 kJ

b)Qt = ct . m2 . (t2 – t3)Qt = O,46 . 1,8 . 68 kJQt = 56 kJ

Voda prijala teplo 55 kJ. Teleso odovzdalo teplo 56 kJ.

.... rozdiel spôsobený nedokonalosťou kalorimetra

Druhy teplotných stupníc

Celziova t stupnica°C – stupeň Celzia

Bod varu vody - 100°CBod topenia ľadu - 0°C

•

Thomsonova termodynamická teplotná stupnica

K - KelvinTrójny bod vody - sústava: ľad – voda – nasýtená para

Tr = 273,16K