FY03 1-14 Flashcards
systeemi
tarkasteltava kohde. kappale tai muu kokonaisuus, jossa on tietty määrä jotakin ainetta tai joitakin aineita, mahdollisesti eri olomuodoissa.
ympäristö
tarkastelun ulkopuolelle jäävä osa
tilanmuutos
kun yksikin tilanmuuttujan arvo muuttuu tai sitä muutetaan
makrotason mallit
Makroskooppiseksi kutsutaan sellaista systeemiä, josta voidaan tehdä havaintoja ilman apuvälineitä. Makrotason malleilla tarkastellaan kokonaisia termodynaamisia systeemejä ja niiden ominaisuuksia.
mikrotason mallit
Mikrotasolla viitataan esimerkiksi atomi- ja molekyylitason tapahtumiin, joiden havainnoimiseksi tarvitaan apuvälineitä. Mikrotason malleilla selitetään makrotason ilmiöitä.
systeemin sisäenergia
systeemin rakenneosasten liike-energiaa ja niiden välisten sähköisten vuorovaikutusten potentiaalienergiaa. Systeemin rakenneosasia ovat esimerkiksi atomit ja molekyylit. Sisäenergia voi muuttua vain, jos systeemi on vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa. Mikroskooppisten rakenneosasten liike-energia muodostuu rakenneosasten etenemis-, värähtely- ja pyörimisliikkeistä. Rakenneosasten potentiaalienergia on niiden välisten vuorovaikutusten, rakenneosasten välisten kemiallisten sidosten sekä rakenneosasten sisäisten kemiallisten sidosten energiaa.
kiinteät aineet
aineen rakenneosaset ovat sidottuja tiettyihin tasapainoasemiin ja pääsevät värähtelemään niiden ympärillä.
nesteet
rakenneosaset ovat löysemmin toisiinsa sitoutuneita kuin kiinteissä aineissa, ja ne pääsevät liikkumaan toistensa lomitse
kaasut
Kaasun rakenneosaset liikkuvat vapaasti ja niin nopeasti, etteivät rakenneosasten väliset vetovoimat pysty enää pitämään niitä yhdessä
lämpötila
Aineen lämpötilan määrää aineen rakenneosasten etenemisliikkeen keskimääräinen liike-energia. Mitä nopeammin aineen rakenneosaset keskimäärin liikkuvat, sitä korkeampi on aineen lämpötila. Vastaavasti mitä kylmempi aine on, sitä hitaampi on sen rakenneosasten keskimääräinen liike.
absoluuttinen nollapiste
systeemin tila, jossa kaikki liike on pysähtynyt
lämpötasapaino
kappaleilla on sama lämpötila. lämpötilaerot tasaantuvat, kunnes kappaleiden lämpötila on sama jos kappaleiden ja niiden ympäristön välillä ei siirry energiaa
lämpöopin nollas pääsääntö
Jos eristetyn termodynaamisen systeemin eri osien välillä on lämpötilaeroja, ne tasoittuvat itsestään ja systeemi päätyy termiseen tasapainoon
lämpö
Lämmöllä tarkoitetaan lämpötilaerosta johtuvaa energian siirtymistä systeemistä ympäristöön tai ympäristöstä systeemiin. Siirtyvän energian määrää kutsutaan lämpömääräksi. Siirtynyt energia aiheuttaa lämpötilan, tilavuuden, paineen tai olomuodon muutoksen
lämpöenergia
Aineen rakenneosasten järjestymättömän liikkeen eli lämpöliikkeen energiaa kutsutaan lämpöenergiaksi. Lämpöliike voi olla etenemis-, värähtely- ja pyörimisliikettä.
johtuminen
energian siirtyminen aineen sisällä. Johtumisessa siirtyy vain energia, ei aine. Lämpötilaero vaikuttaa johtumiseen: mitä suurempi lämpötilaero on, sitä nopeammin energia siirtyy.
kuljettuminen
Kuljettumisessa (konvektiossa) lämpöenergia siirtyy liikkuvan aineen mukana.
lämpösäteily
Lämpösäteilyssä energiaa siirtyy sähkömagneettisena säteilynä.
Lämpösäteilyn eteneminen ei vaadi väliainetta. Lämpösäteilyä syntyy, kun aineen sähköisesti varatut rakenneosat ovat värähdellessään kiihtyvässä liikkeessä
Mitä lämpimämpi kappale on, sitä enemmän se lähettää lämpösäteilyä.
kiiltävä astia
Kiiltävä metallipinta lähettää ja ottaa vastaan vähemmän lämpöenergiaa säteilynä kuin musta pinta. Lämpösäteilyn määrä riippuu myös kappaleen pinnan laadusta. Esimerkiksi mattapintainen metalli säteilee enemmän lämpöenergiaa kuin sama metalli kiillotettuna. Kiiltävä pinta puolestaan heijastaa suuren osan säteilystä
musta astia
Musta pinta imee siihen kohdistuvan säteilyn tehokkaasti. Se myös luovuttaa energiaa tehokkaasti säteilemällä infrapunasäteilyä. Nämä ominaisuudet johtuvat siitä, että mustassa pinnassa on hyvin monella eri taajuudella värähtelemään kykeneviä rakenneosia.
mistä lämpölaajeneminen johtuu?
aineen rakenneosasten, kuten molekyylien tai atomien, voimistuneesta värähtelyliikkeestä. Tällöin rakenneosaset tarvitsevat enemmän tilaa ja aineen tilavuus kasvaa. Aineen lämpötilan alentuessa rakenneosasten värähtelyt pienenevät ja rakenneosaset tarvitsevat vähemmän tilaa. Siksi jäähtyvän kappaleen tilavuus pienenee.
homogeenisen aineen laajeneminen
Aineen lämmetessä sen rakenneosaset etääntyvät toisistaan kaikissa suunnissa. Tasarakenteiset (eli homogeeniset) aineet kutistuvat ja laajenevat suhteellisesti yhtä paljon kaikkiin suuntiin
veden lämpölaajeneminen
Veden lämpölaajeneminen on poikkeuksellista. Kun veden lämpötila nousee nollasta asteesta lämpötilaan +4 °C, veden tilavuus ei kasva vaan pienenee. Tämä johtuu vesimolekyylien rakenteesta ja niiden keskinäisistä vuorovaikutuksista: vesimolekyylit ryhmittyvät lämpötilan kasvaessa 0 °C:sta +4 °C:een vähemmän tilaa vievään järjestykseen. Kun lämpötila kohoaa +4 °C:n yläpuolelle, vesi laajenee lämmetessään ja sen tiheys pienenee. Veden tiheys on suurin lämpötilassa +4 °C.
ominaislämpökapasiteetti
kuvaa aineen kykyä luovuttaa ja vastaanottaa energiaa. ilmaisee, kuinka paljon kilogramma kyseistä ainetta sitoo lämmetessään ja luovuttaa jäähtyessään energiaa, kun sen lämpötila muuttuu yhdellä asteella. Kiinteiden aineiden ja nesteiden ominaislämpökapasiteetit riippuvat hieman paineesta, tilavuudesta ja lämpötilasta.
miten lämpötilojen muutos lasketaan?
positiivisena. Erikseen päätellään, onko luovutettu vai vastaanotettu energiaa.
kappaleen lämpökapasiteetin laskeminen jos c tiedetään
C=cm
suuri lämpökapasiteetti
lämpötila nousee hitaasti. Jos kappaleen lämpötila pysyy pitkään ympäristön lämpötilaa alhaisempana, siihen voi siirtyä ympäristöstä paljon energiaa. Sellainen kappale myös luovuttaa paljon energiaa jäähtymisen yhteydessä.
pieni lämpökapasiteetti
vähäinenkin kappaleeseen siirtynyt energia saa kappaleen lämpötilan kasvamaan voimakkaasti. Vastaavasti kappaleen lämpötila laskee nopeasti, kun siitä poistuu energiaa ympäristöön.
kaasun ominaislämpökapasiteetti vakiopaineessa
Jos kaasu pääsee lämmitettäessä vapaasti laajenemaan – jolloin sen paine ei muutu – se käyttää suuren osan saamastaan energiasta laajenemisen vaatimaan ulkoiseen työhön, jota se tekee työntäessään tieltään muun aineen. Tällöin vain osa energiasta lisää kaasumolekyylien liike-energiaa eli kasvattaa kaasun lämpötilaa. Tässä tapauksessa kaasun ominaislämpökapasiteetti vakiopaineessa cp on suuri.
kaasun ominaislämpökapasiteetti vakiotilavuudessa
Jos kaasu ei pääse lämmitettäessä laajenemaan, sen saamasta energiasta menee suuri osa molekyylien liikkeen nopeutumiseen. Tällöin lämpötila nousee voimakkaammin kuin edellisessä tapauksessa ja ominaislämpökapasiteetti vakiotilavuudessa cV on pienempi kuin cp.
haihtuminen
höyrystyminen nesteen pinnalta, tapahtuu kaikissa lämpötiloissa
miten aineen rakenneosasten avulla selitetään haihtumista ja sublimoitumista?
Kaikilla rakenneosasilla ei ole yhtä suuri liike-energia, vaan energiat noudattavat lämpötilalle ominaista jakaumaa. Osalla pinnan rakenneosasista on niin suuri liike-energia, että ne pystyvät irrottautumaan naapuriosasten vaikutuspiiristä ja siirtymään ilmaan. Koska suurienergisimmät rakenneosaset poistuvat aineesta, jäljelle
jäävien rakenneosasten keskimääräinen energia on hieman pienentynyt. Haihtuminen ja sublimoituminen jäähdyttävät ainetta.
miksi olomuodonmuutoksen aikana lämpötila ei muutu?
kaikki energia kuluu molekyylien vapauttamiseen kiinteiltä paikoiltaan (sulaminen) tai molekyylien välisten sidosten purkamiseen (kiehuminen)
faasi
Systeemin rakenteeltaan yhtenäisiä ja muista osista erottuvia osa-alueita kutsutaan faaseiksi. Aineen eri olomuodot, kiinteä aine, neste ja kaasu ovat siis eri faaseja
sulamiskäyrä
Kiinteän aineen sulamispisteet voidaan määrittää kokeellisesti eri paineissa. Näin saatavaa T,p-koordinaatiston kuvaajaa nimitetään kiinteän aineen ja nesteen tasapainokäyräksi eli sulamiskäyräksi.
sublimoitumiskäyrä
sublimoitumiskäyrältä nähdään se lämpötila ja paine, jossa sublimoituminen ja härmistyminen tapahtuvat
höyrystymiskäyrä
nähdään se lämpötila ja paine, jossa höyrystyminen ja tiivistyminen tapahtuvat.
kylläinen höyry
höyrystymiskäyrän olosuhteissa oleva kaasu
faasikaavio
Olomuotojen tasapainokäyrät rajaavat T,p-koordinaatistossa alueet, joilla kukin aineen olomuoto esiintyy. Faasikaavio on malli, josta nähdään
- missä olomuodossa aine on tietyssä lämpötilassa ja paineessa
- mitä aineen olomuodolle tapahtuu lämpötilan tai paineen tai molempien muuttuessa.
kolmoispiste
aine voi esiintyä kaikissa kolmessa olomuodossaan. Höyrystymiskäyrää vastaavilla lämpötilan ja paineen arvoilla aine voi esiintyä samanaikaisesti nesteenä ja kaasuna. Tällöin sanotaan, että neste ja kaasu ovat tasapainossa. Vastaavasti sulamiskäyrän olosuhteissa kiinteä aine ja neste, ja sublimoitumiskäyrän olosuhteissa kiinteä aine ja höyry, voivat esiintyä rinnakkain. Olomuotojen alueiden kolme rajakäyrää kohtaavat pisteessä, jota kutsutaan kolmoispisteeksi.
kriittinen piste
höyrystymiskäyrä päättyy kriittiseen pisteeseen, jota vastaavat kullekin aineelle ominaiset kriittinen lämpötila ja paine. Kriittistä pistettä korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa nestemäisen ja kaasumaisen olomuodon raja häviää. Jos aineen lämpötila on kriittistä lämpötilaa korkeampi, ainetta ei saada nesteytymään painetta kasvattamalla. Kaasumolekyylien liike-energia on kriittisen lämpötilan yläpuolella niin suuri, ettei kaasu voi tiivistyä ennen kuin lämpötila laskee.
höyry vs kaasu
Jos kaasumaisen veden lämpötila on sen kriittistä lämpötilaa alempi, vettä sanotaan höyryksi. Vastaavasti jos kaasumaisen veden lämpötila on kriittistä lämpötilaa korkeampi, puhutaan kaasusta
ilman absoluuttinen kosteus
ilmassa olevan vesihöyryn massa tilavuusyksikköä kohti.
maksimikosteus
Kutakin lämpötilaa vastaa tietty maksimikosteus, joka kertoo vesihöyryn suurimman mahdollisen massan tilavuusyksikköä kohden. Tämä vesihöyryn maksimimäärä kasvaa ilman lämpötilan kasvaessa.
ilman suhteellinen kosteus
kertoo, kuinka monta prosenttia ilman absoluuttinen kosteus on ilman maksimikosteudesta tietyssä lämpötilassa.
kastepiste
Lämpötilaa, jossa ilman suhteellinen kosteus jäähtymisen seurauksena saavuttaa 100 %:n rajan, kutsutaan kastepisteeksi. Kun lämpötila laskee tätä alemmaksi, osa ilmassa olevasta vesihöyrystä tiivistyy tai härmistyy.
ominaissulamislämpö
aineelle ominainen vakio ja ilmaisee kiinteän aineen sulamiseen kuluvan energian massayksikköä kohden, kun aine on sulamispisteessään.
Q=sm
ominaishöyrystymislämpö
aineelle ominainen ja ilmaisee höyrystymiseen tarvittavan energiamäärän massayksikköä kohden.
Q=rm
Tehon luovutukseen tai vastaanottamiseen liittyvä lämpömäärä
Q=Pt
kitka
pintojen välinen kosketusvoima, joka pyrkii estämään tai hidastamaan kappaleiden liukumista toisiaan vasten. Kitka aiheutuu atomien ja molekyylien välisestä sähkömagneettisesta vuorovaikutuksesta. Kitka mahdollistaa myös liikkeellelähdön.
mistä kosketusvoimat aiheutuvat?
atomien ja molekyylien välisestä sähkömagneettisesta vuorovaikutuksesta.
paine
kuvaa voiman jakautumista vaikutuspinnalle. Kiinteiden kappaleiden tapauksessa kappaleiden välinen kosketusvoima aiheuttaa paineen, joka vaikuttaa vain kappaleen pinnalla. Kappaleen lujuusominaisuudet vaikuttavat siihen, miten paine vaikuttaa pintaa syvemmällä.
kuormitus
Kiinteän kappaleen gravitaatiosta aiheutuvaa painetta toista kappaletta vasten sanotaan usein kuormitukseksi.
ulkoisen paineen leviäminen kaasuissa ja nesteissä
Nesteet ja kaasut käyttäytyvät pitkälti samalla tavalla, myös kaasuissa ulkoinen paine leviää tasaisesti kaikkialle kaasuun. Merkittävä ero on kokoonpuristuvuudessa: kaasuja on helppo puristaa kokoon, mutta nesteet ovat lähes kokoonpuristumattomia.
yli- ja alipaine
tarkoittavat paine-eroa ulkopuolella vallitsevaan paineeseen verrattuna.
miksi paine leviää nesteissä ja kaasuissa tasaisesti?
Nesteissä ja kaasuissa rakenneosasten törmäykset kohdistavat toisiinsa voimia, joiden välityksellä paine leviää kaikkialle nopeasti ja tasaisesti. Tämä selittää termodynaamisessa systeemissä tapahtuvan paine-erojen tasaantumisen.
Koska kaasujen ja nesteiden rakenneosaset liikkuvat kaikkiin suuntiin keskimäärin yhtä nopeasti, yhtä suuriin pinta-aloihin kohdistuvat voimat ovat yhtä suuret pintojen asennosta riippumatta. Siksi paine vaikuttaa kaikkialla kaasuissa ja nesteissä yhtä suurena kaikkiin suuntiin.
bar -> pascal
1 bar = 100 000 Pa
ilmanpaine
aiheutuu ilman omasta painosta.
Ilmanpaine vaikuttaa kappaleisiin niiden joka puolelta.
hydrostaattinen paine
nesteen oma paino aiheuttaa nesteeseen paineen, joka suurenee syvemmälle mentäessä.
miten ilmanpaine saadaan h,p-koordinaatistosta?
kuvaajan ja p-akselin leikkauskohdasta
miten kappaleeseen tai systeemiin kohdistuvan ulkoisen voiman tekemä työ ilmenee?
kappaleen tai systeemin energian muutoksena
työ
voiman välityksellä tapahtuvaa energian siirtoa kappaleen ja sen ympäristön välillä. Vuorovaikutuksessa energiaa voi muuntua muodosta toiseen voiman tekemän työn välityksellä. Työ on yksi vuorovaikutuksen ilmenemismuoto.
Joulen koe
Joulen kokeessa langan varassa laskeutuva punnus pyöritti kalorimetrin vedessä olevaa siipiratasta. Punnuksen laskeutuessa osa sen mekaanisesta energiasta muuntuu rattaiden pyörimisenergiaksi ja veden sisäenergiaksi. Joulen kokeessa punnuksen nopeus ja liike-energia on pieni, joten veden lämpöenergiaksi (sisäenergiaksi) muuntuneen energian määrä on likimain yhtä suuri kuin punnuksen potentiaalienergian muutos. Joulen kokeessa mekaaninen energia muuntuu veden sisäenergiaksi. Energia kuitenkin säilyy: mekaanisen energian muutos eli työ W on yhtä suuri kuin veden lämpenemistä vastaava lämpömäärä Q.
sisäenergian muutos
Sisäenergian muutos on systeemin rakenneosasten liike-energioiden ja osasten välisiin vuorovaikutuksiin liittyvien potentiaalienergioiden muutosten summa. Sisäenergia voi muuttua kahden eri prosessin – työn ja lämmön – seurauksena.
lämpöopin 1 pääsääntö
Systeemin sisäenergian muutos on
ΔU = Q + W,
laajenevan kaasun tekemä työ
Kun kaasu laajenee niin, että sen paine on vakio, se tekee työn pΔV, jossa p on kaasun paine ja ΔV tilavuuden muutos.
Jos kaasuun siirtyy lisäksi lämpöä Q, kaasun sisäenergian muutos on
∆U = Q + (− p∆V ).
kaasun tekemä työ V, p-koordinaatistossa
fysikaalinen pinta-ala
lämpövoimakone
kone, joka ottaa kiertoprosessissa ulkoisesta lähteestä energiaa, käyttää osan energiasta työn tekemiseen ja palauttaa lopun energian ympäristöön. Lopuksi kone palaa alkutilaansa.
lämpövoimakoneen toiminnan edellytys
energia siirtyy itsestään koneen läpi. Tämä edellyttää lämpötilaeroa koneen yhteydessä olevan lämpösäiliön ja kylmäsäiliön välillä. Lämpösäiliössä on energiaa, joka siirtyy koneeseen. Kylmäsäiliö on usein konetta ympäröivä ilma.
lämpövoimakoneen hyötysuhde
eta=W/Q_1 eli 1-(Q_2/Q_1)
Carnot-hyötysuhde
eta_max = (T_1-T-2)/T_1
lämmönsiirtokone
toimii päinvastaiseen suuntaan kuin lämpövoimakone eli se siirtää sähköverkosta ottamansa energian avulla energiaa kylmäsäiliöstä lämpösäiliöön. tarvitsee ulkopuolista energiaa
jääkaappi
Jääkaapin toiminta perustuu jäähdytysputkistossa kiertävän kylmäaineen olomuodonmuutoksiin. Nestemäinen kylmäaine höyrystyy jääkaapin sisällä höyrystimessä. Höyrystymiseen tarvittavan energian Q2 kylmäaine ottaa jääkaapin sisältä, jolloin kaapissa olevan ilman sisäenergia pienenee ja kaapin lämpötila alenee.
Tämän jälkeen höyry siirtyy putkistossa jääkaapin ulkopuolelle kompressoriin. Kompressori puristaa höyrymäisen kylmäaineen korkeaan paineeseen, ja kuuma höyry tiivistyy nesteeksi lauhduttimessa, jossa se luovuttaa energian Q1 huoneilmaan. Lauhduttimen jälkeen neste virtaa kuristusventtiilin läpi, jossa sen paine alenee ja neste palaa takaisin höyrystimeen höyrystettäväksi. Kompressori tekee työn W sähköverkosta otetun energian avulla. Jääkaapista poistuu lämpömäärä Q1 = Q2 + W.
maalämpöpumppu
Maalämmöllä tarkoitetaan pääasiassa maan pintakerroksiin sitoutunutta Auringon säteilyenergiaa. Maalämpöpumppu ottaa energiaa maaperästä tai esimerkiksi järvivedestä. Maahan tai veteen asennetussa keruuputkistossa kiertävä neste lämpenee, ja lämpöpumpun kompressorin avulla energia siirretään lämmitysjärjestelmään. Maalämpöpumppu tarvitsee sähköä mm. kylmäaineen kierrättämiseen ja kompressorin toimintaan.
ilmalämpöpumppu
koostuu ulko- ja sisäyksiköstä, jotka on yhdistetty toisiinsa kylmäaineputkilla. Kompressori tuottaa järjestelmään paineen, jonka avulla kylmäaine kiertää yksiköiden välillä. Ilmalämpöpumppu tarvitsee sähköä kylmäaineen kierrättämiseen ja kompressorin sekä puhaltimien toimintaan.
ilmalämpöpumppu lämmityskäytössä
Lämmityskäytössä ilmalämpöpumppu siirtää lämpöenergiaa ilmasta lämmitettävään kohteeseen. Tällöin kylmäaine höyrystetään ulkoyksikössä, jossa se sitoo ulkoilmasta energiaa itseensä. Höyrystynyt kylmäaine siirretään sisäyksikköön, jossa sen olomuoto muuttuu höyrystä nesteeksi. Tiivistymisessä vapautuu energiaa ja sisäyksikön kenno lämpenee. Puhallin siirtää lämmenneen ilman kennon läpi huoneeseen. Sisäyksiköstä neste palaa ulkoyksikköön.
ilmalämpöpumppu jäähdytyskäytössä
Jäähdytyskäytössä kylmäaineen virtaus käännetään vastakkaiseksi. Sisäyksikön kennossa nestemäinen kylmäaine höyrystyy. Tällöin se sitoo energiaa puhaltimen kierrättämästä huoneilmasta. Tämän seurauksena huoneilma viilenee.
lämpökerroin
kertoo, kuinka moninkertainen määrä lämpöenergiaa saadaan tuotettua sähköverkosta otettuun energiamäärään nähden. Lämpökerroin riippuu ulkoilman lämpötilasta ja laskee ulkoilman jäähtyessä. Lämpökerroin ei kuitenkaan yksistään anna luotettavaa tietoa lämmityslaitteen toimivuudesta vaikkapa talvipakkasella.
termodynaaminen tasapaino
Jos systeemi on tilassa, jossa sen ominaisuudet eivät muutu, sen sanotaan olevan termodynaamisessa tasapainossa.
lämpöopin 2 pääsääntö
Itsestään tapahtuvat ilmiöt vievät systeemiä aina kohti tasapainotilaa, eivät koskaan siitä pois. Lämpöopin II pääsäännön mukaan kaikki termodynaamiset prosessit suuntautuvat kohti tasapainoa eli tilannetta, jossa systeemissä ei tapahdu muutoksia. Eristetyn termodynaamisen systeemin entropia kasvaa, kunnes systeemi saavuttaa tasapainotilan.
milloin energia huononee?
Lämpöenergia on hyötykäytön kannalta huonompaa energiaa kuin muut energialajit; sanotaan, että energia huononee, kun se muuntuu lämpöenergiaksi. Lämpöenergian huonous ilmenee mm. siten, että lämpöenergiaa on hankalaa käyttää tehokkaasti hyödyksi esimerkiksi erilaisissa koneissa.
lämpöopin 3 pääsääntö
Absoluuttista nollapistettä ei voida koskaan saavuttaa. Tätä nimitetään usein lämpöopin kolmanneksi pääsäännöksi.
isoterminen muutos
lämpötila ei muutu. Paineen ja lämpötilan arvot asettuvat V,p-koordinaatistossa oheisen kuvan mukaiselle kaarevalle käyrälle, jota kutsutaan vakiolämpötilakäyräksi eli isotermiksi.
painetilavuuslaki
Jos kaasun tilan muutoksessa kaasun lämpötila ei muutu, kaasun paineelle p ja tilavuudelle V on voimassa yhtälö pV = vakio. Kun kaasua tarkastellaan kahdessa eri tilassa 1 ja 2, laki voidaan esittää muodossa p1V1 = p2V2.
isobaarinen prosessi
paine pysyy vakiona
tilavuuslämpötilalaki
Jos kaasun paine p pysyy vakiona tilanmuutoksessa, kaasun tilavuudelle V ja lämpötilalle T on voimassa yhtälö
𝑉/𝑇= vakio.
Kun kaasua tarkastellaan kahdessa eri tilassa 1 ja 2, voidaan laki esittää muodossa
𝑉1/𝑇1 = 𝑉2/𝑇2
isokoorinen prosessi
tilavuus ei muutu
painelämpötilalaki
Kun tilavuus pysyy kaasun tilanmuutoksessa vakiona, kaasun paineelle p ja lämpötilalle T on voimassa yhtälö 𝑝/𝑇 = vakio.
Kun kaasua tarkastellaan kahdessa eri tilassa 1 ja 2, laki voidaan esittää muodossa 𝑝1/𝑇1= 𝑝2/𝑇2
.
kaasujen yleinen tilanyhtälö
Kaasun lämpötilan T, paineen p ja tilavuuden V välillä on voimassa yhtälö
𝑝𝑉/𝑇= vakio, jos kaasun määrä ei muutu.
Avogadron laki
Samassa lämpötilassa ja paineessa yhtä suuret tilavuudet eri kaasuja sisältävät yhtä monta rakenneosaa (molekyyliä).
kaasun normaaliolosuhteet
Kun kaasun lämpötila on T = 273,15 K (t = 0 °C) ja paine on normaali ilmanpaine eli p0 = 101 325 Pa, kaasun sanotaan olevan normaalitilassa. Normaaliolosuhteissa yhden moolin mitä tahansa kaasua tilavuus on Vm = 22,413 970 dm3.
ideaali- ja reaalikaasun erot
r: Monet kaasut ovat seoksia. Puhtaat reaalikaasut koostuvat samoista atomeista tai molekyyleistä. i: Ideaalikaasussa on vain yhdenlaisia rakenneosia vailla sisäistä rakennetta.
r: Hiukkasiin kohdistuu myös paino. i: pistemäisiä
r: Rakenneosasilla on lämpöliikettä; myös virtaukset ovat mahdollisia. i: lämpöliike on satunnaista.
r: Törmäykset voivat olla kimmoisia tai kimmottomia. i: Rakenneosasten välillä on vain kimmoisia törmäyksiä.
r: Rakenneosasten liike on törmäysten välillä lähes suoraviivaista. i: Rakenneosaset liikkuvat törmäysten välillä vakionopeudella ja suoraviivaisesti.
ideaalikaasun perusoletukset
Kaasut koostuvat suuresta määrästä toistensa kaltaisia molekyylejä, jotka ovat pistemäisiä ja vailla sisäistä rakennetta.
Molekyylit liikkuvat satunnaisesti kaikkiin suuntiin. Niiden liikeradat ovat murtoviivoja, joissa suunnanmuutokset aiheutuvat törmäyksistä toisiin molekyyleihin tai astian seinämiin.
Molekyyleillä ei ole törmäysten lisäksi muita vuorovaikutuksia. Törmäykset ovat täysin kimmoisia eli molekyylin vauhti on ennen ja jälkeen törmäyksen yhtä suuri.
