Fysiikka lämpöoppi Flashcards
Atomi
mistä koostuu, minkä avulla pysyy koossa, varaus ja mistä se johtuu
Atomissa on ydin ja sen ympärillä elektroniverho. Ytimessä ovat protonit ja neutronit, jotka koostuvat kvarkeista.
Ydin pysyy koossa vahvan vuorovaikutuksen avulla. Atomi pysyy koossa sähkömagneettisen vuorovaikutuksen avulla.
Atomi on varaukseton, koska siinä on yhtä monta protonia ja elektronia
Termodynaamisessa tasapainotilassa vallitsee…
Vallitsee terminen, mekaaninen ja kemiallinen tasapaino
Mitkä on tilanmuuttujat
Termodynaamisen systeemin tilaa voidaan kuvata 4 eri suureen avulla:
Lämpötila T
Paine p
Tilavuus V
Ainemäärä n
Mikä on termodynaaminen systeemi?
Kappale tai muu kokonaisuus, jossa on tietty määrä jotain ainetta tai aineita, mahdollisesti eri olomuodoissa
Termodynaamisen systeemin perustyypit
Eristetty= ei ole vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa
Suljettu = vaihtaa ympäristön kanssa energiaa, muttei ainetta
Avoin= vaihtaa sekä ainetta, että energiaa
Ioni
Atomi, joka on vastaanottanut tai luovuttanut elektronin tai elektroneja. Sillä on sähkövaraus
Molekyyli (mistä koostuu, miksi pysyy koossa)
Kahden tai useamman atomin yhteenliittymä
pysyy koossa atomien välisten sähkömagneettisten vuorovaikutusten avulla
Terminen energia
On aineen mikroskooppisten rakenneosasten järjestymättömän liikkeen eli lämpöliikkeen energiaa
Lämpöliike voi olla…
Etenemis-, värähtely-, tai pyörimisliikettä
Mistä lämpötila riippuu?
Kappaleen rakenneosasten lämpöliikkeestä. Mitä nopeammin aineen rakenneosaset keskimäärin liikkuvat, sitä korkeampi on aineen lämpötila
Absoluuttisen lämpötila-asteikon peruslämpötilat:
Absoluuttinen nollapiste (0 K)
Veden kolmoispiste (273,16 K)
Absoluuttisessa nollapisteessä…
Absoluuttinen nollapiste on…
Rakenneosasten liike olisi kokonaan pysähtynyt
Lämpötilan teoreettinen alaraja, jota ei voida koskaan saavuttaa
Eristettyyn systeemiin…
Muodostuu itsestään termodynaaminen tasapaino
Paine
Kuvaa voiman jakautumista vaikutuspinnalle ja kaasun/nesteen laajenemispyrkimystä
p=F/a
Yksikkö Pa
Mistä paine aiheutuu nesteissä ja kaasuissa?
Aineen rakenneosaset törmäyksistä
Kaasussa ja nesteessä paine….
Leviää kaikkialle nopeasti ja tasaisesti
—-> paine erot tasaantuu
Ja vaikuttaa kaikkiin suuntiin yhtä suurena
Miten lämpötilan nousu vaikuttaa nesteessä ja kaasussa paineeseen? Miksi?
Paine kasvaa, koska korkeammassa lämpötilassa rakenneosaset liikkuvat nopeammin ja törmäyksissä kohdistavat suuremman voiman toisiinsa ja astian seinämiin
Mikä on normaali ilmanpaine, ja mistä se johtuu?
Ilmanpaine aiheutuu maapallon ilmaan kohdistamasta painosta, joka puristaa ilmakehää vasten Maata. Normaali ilmanpaine on 101 325 Pa
Mitä muita yksikköjä paineesta käytetään?
Baari ja elohopeamillimetri
1 bar=0,1 MPa=10^5 Pa
Ilmanpaine on siis 101,3 KPa= 1013 mbar= 1,013 bar
Mikä on hydrostaattinen paine?
Paine joka johtuu nesteeseen (tai kaasuun) kohdistuvasta painosta
Hydrostaattinen paine astian pohjalla…
Ei riipu astian muodosta
Hydrostaattisen paineen kaava
Hydrostaattinen paine syvyydellä h on:
p= tiheys x syvyys x putoamiskiihtyvyys= ρgh
Samassa syvyydessä…
On aina joka suunnassa yhtä suuri paine, koska paine jakautuu nesteessä tasaisesti
Kokonaispaine
syvyydellä h on p=p0 + pgh
Mihin hydraulisen nosturin toiminta perustuu?
Neste on lähes kokoonpuristumatonta ja nesteessä vallitsee kaikkialla sama paine joka suuntaan
Hydraulisessa puristimessa…
kumpaankin mäntään kohdistuu yhtä suuri paine
F1/A1=F2/A2
Normaali ilmanpaine mmHg
760 mmHg
Celsiuslämpötila-asteikon peruspisteet
100C, 0C
Paineen yksikkö
1 Pa= 1 N/m^2
Energian säilymislaki
Energia voi luonnonilmiössä siirtyä tai muuntua muodosta toiseen. Energian kokonaismäärä kuitenkin säilyy.
Energia lajit voidaan jakaa…
Varpaisiin ja sidottuihin
Jos systeemillä on mekaanista energiaa…
Se voi tehdä työtä
Vakiovoiman tekemä työ
- W=Fs kun voima on liikkeen suuntainen
- W=-Fs kun voima on liikkeen vastainen
- Jos kappale on paikoillaan, siirtymä on 0 eli myös työ on 0
Mekaaninen energia
Kappaleen ja Maan vuorovaikutukseen liittyvän potentiaalienergian ja kappaleen liike-energian summaa kutsutaan kappaleen mekaaniseksi energiaksi
Potentiaalienergia on kappaleen….
Sijaintiin perustuvaa energiaa
Kappaleen potentiaalienergia (kaava)
Ep= mgh
m= massa g= putoamiskiihtyvyys h= painopisteen paikka nollatasoon nähden
Kappaleen liike-energia
= kappaleen kykyä tehdä työtä liikkeensä avulla
Ek= 1/2mv^2
Sisäenergia
Rakenneosasten lämpöliikkeen liike-energioiden ja rakenneosasten välisiin vuorovaikutuksiin liittyvien potentiaalienergioiden summa
Teho ilmaisee…
Kuinka nopeasti voima tekee työn
P=W/t
Hyötysuhde kaava
Etuotto/Eotto
Voidaan esittää myös tehojen suhteena Ptuotto/Potto
Hukkaenergia
Eotto-E tuotto
Makrotasolla lämmöllä tarkoitetaan…
Lämpötilaerosta johtuvaa energian siirtymistä
Mikrotasolla lämpö on…
Termisen energian siirtymistä systeemistä ympäristöön tai ympäristöstä systeemiin
Millä tavoin energia voi siirtyä lämpönä termodynaamisesta systeemistä toiseen?
- Konvektoitumalla lämmön aiheuttamien virtausten mukana
- Johtumalla aineen rakenneosien välisissä vuorovaikutuksissa
- sähkömagneettisen säteilyn mukana aineessa ja tyhjiössä
Siirtynyt energia aiheuttaa…
Lämpötilan, tilavuuden, paineen tai olomuodon muutoksen
Energia siirtyy lämpönä AINA…
korkeammassa lämpötilasta olevasta kappaleesta alemmassa lämpötilassa olevaan kappaleeseen