Fysiikka lämpöoppi Flashcards

1
Q

Atomi

mistä koostuu, minkä avulla pysyy koossa, varaus ja mistä se johtuu

A

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

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Termodynaamisessa tasapainotilassa vallitsee…

A

Vallitsee terminen, mekaaninen ja kemiallinen tasapaino

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Mitkä on tilanmuuttujat

A

Termodynaamisen systeemin tilaa voidaan kuvata 4 eri suureen avulla:

Lämpötila T
Paine p
Tilavuus V
Ainemäärä n

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Mikä on termodynaaminen systeemi?

A

Kappale tai muu kokonaisuus, jossa on tietty määrä jotain ainetta tai aineita, mahdollisesti eri olomuodoissa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Termodynaamisen systeemin perustyypit

A

Eristetty= ei ole vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa
Suljettu = vaihtaa ympäristön kanssa energiaa, muttei ainetta
Avoin= vaihtaa sekä ainetta, että energiaa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Ioni

A

Atomi, joka on vastaanottanut tai luovuttanut elektronin tai elektroneja. Sillä on sähkövaraus

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Molekyyli (mistä koostuu, miksi pysyy koossa)

A

Kahden tai useamman atomin yhteenliittymä

pysyy koossa atomien välisten sähkömagneettisten vuorovaikutusten avulla

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Terminen energia

A

On aineen mikroskooppisten rakenneosasten järjestymättömän liikkeen eli lämpöliikkeen energiaa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Lämpöliike voi olla…

A

Etenemis-, värähtely-, tai pyörimisliikettä

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Mistä lämpötila riippuu?

A

Kappaleen rakenneosasten lämpöliikkeestä. Mitä nopeammin aineen rakenneosaset keskimäärin liikkuvat, sitä korkeampi on aineen lämpötila

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Absoluuttisen lämpötila-asteikon peruslämpötilat:

A

Absoluuttinen nollapiste (0 K)

Veden kolmoispiste (273,16 K)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Absoluuttisessa nollapisteessä…

Absoluuttinen nollapiste on…

A

Rakenneosasten liike olisi kokonaan pysähtynyt

Lämpötilan teoreettinen alaraja, jota ei voida koskaan saavuttaa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Eristettyyn systeemiin…

A

Muodostuu itsestään termodynaaminen tasapaino

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Paine

A

Kuvaa voiman jakautumista vaikutuspinnalle ja kaasun/nesteen laajenemispyrkimystä

p=F/a

Yksikkö Pa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Mistä paine aiheutuu nesteissä ja kaasuissa?

A

Aineen rakenneosaset törmäyksistä

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Kaasussa ja nesteessä paine….

A

Leviää kaikkialle nopeasti ja tasaisesti
—-> paine erot tasaantuu

Ja vaikuttaa kaikkiin suuntiin yhtä suurena

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Miten lämpötilan nousu vaikuttaa nesteessä ja kaasussa paineeseen? Miksi?

A

Paine kasvaa, koska korkeammassa lämpötilassa rakenneosaset liikkuvat nopeammin ja törmäyksissä kohdistavat suuremman voiman toisiinsa ja astian seinämiin

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Mikä on normaali ilmanpaine, ja mistä se johtuu?

A

Ilmanpaine aiheutuu maapallon ilmaan kohdistamasta painosta, joka puristaa ilmakehää vasten Maata. Normaali ilmanpaine on 101 325 Pa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Mitä muita yksikköjä paineesta käytetään?

A

Baari ja elohopeamillimetri

1 bar=0,1 MPa=10^5 Pa

Ilmanpaine on siis 101,3 KPa= 1013 mbar= 1,013 bar

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Mikä on hydrostaattinen paine?

A

Paine joka johtuu nesteeseen (tai kaasuun) kohdistuvasta painosta

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Hydrostaattinen paine astian pohjalla…

A

Ei riipu astian muodosta

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Hydrostaattisen paineen kaava

A

Hydrostaattinen paine syvyydellä h on:

p= tiheys x syvyys x putoamiskiihtyvyys= ρgh

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Samassa syvyydessä…

A

On aina joka suunnassa yhtä suuri paine, koska paine jakautuu nesteessä tasaisesti

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Kokonaispaine

A

syvyydellä h on p=p0 + pgh

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Mihin hydraulisen nosturin toiminta perustuu?
Neste on lähes kokoonpuristumatonta ja nesteessä vallitsee kaikkialla sama paine joka suuntaan
26
Hydraulisessa puristimessa...
kumpaankin mäntään kohdistuu yhtä suuri paine F1/A1=F2/A2
27
Normaali ilmanpaine mmHg
760 mmHg
28
Celsiuslämpötila-asteikon peruspisteet
100*C, 0*C
29
Paineen yksikkö
1 Pa= 1 N/m^2
30
Energian säilymislaki
Energia voi luonnonilmiössä siirtyä tai muuntua muodosta toiseen. Energian kokonaismäärä kuitenkin säilyy.
31
Energia lajit voidaan jakaa...
Varpaisiin ja sidottuihin
32
Jos systeemillä on mekaanista energiaa...
Se voi tehdä työtä
33
Vakiovoiman tekemä työ
1. W=Fs kun voima on liikkeen suuntainen 2. W=-Fs kun voima on liikkeen vastainen 3. Jos kappale on paikoillaan, siirtymä on 0 eli myös työ on 0
34
Mekaaninen energia
Kappaleen ja Maan vuorovaikutukseen liittyvän potentiaalienergian ja kappaleen liike-energian summaa kutsutaan kappaleen mekaaniseksi energiaksi
35
Potentiaalienergia on kappaleen....
Sijaintiin perustuvaa energiaa
36
Kappaleen potentiaalienergia (kaava)
Ep= mgh ``` m= massa g= putoamiskiihtyvyys h= painopisteen paikka nollatasoon nähden ```
37
Kappaleen liike-energia
= kappaleen kykyä tehdä työtä liikkeensä avulla Ek= 1/2mv^2
38
Sisäenergia
Rakenneosasten lämpöliikkeen liike-energioiden ja rakenneosasten välisiin vuorovaikutuksiin liittyvien potentiaalienergioiden summa
39
Teho ilmaisee...
Kuinka nopeasti voima tekee työn P=W/t
40
Hyötysuhde kaava
Etuotto/Eotto Voidaan esittää myös tehojen suhteena Ptuotto/Potto
41
Hukkaenergia
Eotto-E tuotto
42
Makrotasolla lämmöllä tarkoitetaan...
Lämpötilaerosta johtuvaa energian siirtymistä
43
Mikrotasolla lämpö on...
Termisen energian siirtymistä systeemistä ympäristöön tai ympäristöstä systeemiin
44
Millä tavoin energia voi siirtyä lämpönä termodynaamisesta systeemistä toiseen?
1. Konvektoitumalla lämmön aiheuttamien virtausten mukana 2. Johtumalla aineen rakenneosien välisissä vuorovaikutuksissa 3. sähkömagneettisen säteilyn mukana aineessa ja tyhjiössä
45
Siirtynyt energia aiheuttaa...
Lämpötilan, tilavuuden, paineen tai olomuodon muutoksen
46
Energia siirtyy lämpönä AINA...
korkeammassa lämpötilasta olevasta kappaleesta alemmassa lämpötilassa olevaan kappaleeseen
47
Energian kuljettumisessa eli konvektiossa...
Termistä energiaa siirtyy liikkuvan aineen mukana (esim merivirrat)
48
Lämmön johtuminen on...
Värähtelyn voimistuminen etenemistä aineessa
49
Miksi nesteet johtaa paremmin energiaa lämpönä kuin kaasut?
Nesteissä rakenneosasten sähkömagneettiset vuorovaikutukset ovat voimakkaampia
50
Millaista materiaalia kannattaa käyttää hyvin lämpöä eristävään rakennukseen? Miksi?
Huokoista, sillä sen sisältämä ilma lisää eristyskykyä
51
Emittoida
Lähettää
52
Absorboida
Ottaa vastaan
53
Lämpösäteilyssä...
Termistä alkuperää oleva energia siirtyy kappaleesta ympäristöön sähkömagneettisena säteilynä
54
Lämpösäteilyä syntyy, kun...
Sähköisesti varatut rakenneosat värähtelevät
55
Aineen absorboidessa energiaa lämmön muodossa...
Aineen tilavuus pääsääntöisesti kasvaa
56
Miten lämpölaajeneminen selittyy?
Aineen rakenneosien satunnaisen liikkeen kasvulla
57
Mitä lämpölaajenemisessa tapahtuu?
Lämpötilan kasvaessa atomit värähtelevät laajemmalla alueella tasapainoasemansa ympärillä---> niiden keskimääräinen etäisyys naapureistaan ja tasapainoasemastaan kasvaa---> kappale lämpölaajenee
58
Pallon halkaisijan muutos... (3)
- riippuu materiaalista - on verrannollinen lämpötilan muutokseen - on verrannollinen alkuperäisen halkaisijan suuruuteen
59
Pituuden lämpölaajeneminen uusi pituus:
l=l'0+α*l'0*ΔT= l'0(1+α*ΔT)
60
Pituuden muutos:
Muutos l= α*l'0*ΔT
61
Pinta-alan ja pituuden lämpötilakertoimille on voimassa
β=2α
62
Pinta-alan lämpölaajeneminen:
A=A'0(1+β*ΔT)
63
Τilavuuden lämpölaajeneminen
V=V'0(1+γ*ΔΤ)
64
Miten veden tilavuus reagoi lämpötilaan? Miksi?
Veden tilavuus pienenee lämpötilan kasvaessa 0..4°C, koska vesimolekyylit ryhmittyvät vähemmän tilaa vievään järjestykseen
65
Kun lämpötila nousee 1°c ja paine ei muutu...
Kaasut laajenevat 1/273 siitä tilavuudesta joka niillä on 0°C ja samassa paineessa
66
Mistä ideaalikaasun liikerata johtuu?
Rakenne osaset ovat jatkuvassa satunnaisessa suoraviivaisessa ja nopeassa liikkeessä. Liikeradoista tulee törmäysten vuoksi murtoviivoja.
67
Reaalikaasut vs ideaalikaasut
Reaalikaasut ovat usein seoksia ja niissä törmäykset voi olla kimmoisia tai kimmottomia. Reaalikaasuissa rakenneosasten välillä on sähkö magn. vv, ideaalikaasuissa rakenneosaset on vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vain törmäyksissä.
68
Kun kaasujen paine kasvaa...
Molekyylien välimatkat pienevät eli tilavuus pienenee
69
Kaasulla on pyrkimys....
Laajeta itsestään, koska kaasuatomien tai molekyylien väliset voimat ei rajoita niiden liikettä
70
Boylen laki
Jos kaasun lämpötila pysyy vakiona eli tilanmuutos on isoterminen, kaasulle on voimassa yhtälö pV = vakio
71
Charlesin laki
Jos kaasun tilavuus pysyy vakiona eli tilanmuutos on isokoorinen, kaasulle on voimassa yhtälö p/T= vakio
72
Gay-Lussacin laki
Jos kaasun paine pysyy vakiona eli tilanmuutos on isobaarinen, kaasulle on voimassa yhtälö V/T= vakio (Toteutuu tarkasti vain ideaalikaasulla)
73
Ideaalikaasu
On malli luonnon kaasuista, reaalikaasuista
74
Reaalikaasut toteuttavat kaasu lakeja sitä paremmin, mitä...
Alhaisempi paine, mitä pienempi tiheys ja mitä korkeampi lämpötila niillä on
75
Kaasun tilanmuuttujia ovat...
Paine, tilavuus ja lämpötila. Ainemäärät oletetaan olevan vakio
76
Kaasujen yleinen tilanyhtälö
pV/T = vakio
77
Avogadron laki
Samassa lämpötilassa ja paineessa yhtä suuret tilavuudet eri kaasuja sisältää yhtä monta molekyyliä
78
NPT
Eli kaasun normaalitila on sovittu tila jossa - Lämpötila on T'0=273,15K - Paine p'0 = 101 325 Pa
79
Ideaalikaasun tilanyhtälö
pV=nR
80
Ideaalikaasun tilavuus NPT-tilassa
22.4 dm^3
81
Olomuoto=
Faasi
82
Aineen kolme olomuotoa
Kiinteä aine, neste ja kaasu
83
Mistä aineen olomuoto riippuu?
Tilanmuuttujista
84
Mitä olomuodon muutoksissa tapahtuu ja milloin?
Sitoutuu ja vapautuu energiaa: Kun aineeseen tuodaan energiaa, sen lämpötila kohoaa, mikäli sen olomuoto ei muutu
85
Miten lämpötila muuttu olomuodon muutoksissa ja miksi?
Lämpötila pysyy samana, koska tuotu energia kuluu kokonaan aineen rakenneosien sidosten purkamiseen ja poistuva energia on sidosten syntyessä vapautuvaa energiaa.
86
Mitä tapahtuu kun kiinteään aineeseen siirtyy energiaa lämpönä?
Rakenneosasten värähtely voimistuu ---> rakenneosasten väliset sähkömagneettiset sidokset heikkenevät---->sidosvoimat ei kykene pitämään aineen rakennetta koossa
87
Kiinteä--->kaasu=
Sublimoituminen
88
Kaasu--->kiinteä=
Härmistyminen
89
Mikä on fraasikaavio, ja mitä sillä kuvataan?
graafinen esitys joka saadaan, kun sublimoitumis-, sulamis- ja höyrystymiskäyrät piirretään samaan koordinaatistoon Sillä kuvataan aineen eri olomuotoa eri paineissa ja lämpötiloissa
90
Tasapainokäyrillä...
kaksi olomuotoa ovat tasapainossa keskenään
91
Kolmoispiste
Kolmoispisteen lämpötilassa - kaikki kolme olomuotoa ovat tasapainossa - aine voi esiintyä samanaikaisesti kaikissa kolmessa olomuodossaan
92
Kriittinen piste
- kullekin aineelle ominainen lämpötilan ja paineen yhdistelmä - sitä korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa nestemäisen ja kaasumaisena olomuodon raja häviää
93
Haihtuminen
- Tarkoittaa nesteen höyrystymistä nesteen vapaasta pinnasta. - Tapahtuu kaikissa lämpötiloissa.
94
Dynaaminen tasapaino
Höyrystyminen ja tiivistyminen on yhtä runsasta
95
Kiehuminen (milloin ja mitä tapahtuu?)
- tapahtuu lämpötilassa jossa nesteen sisäinen höyrypaine on yhtä suuri tai suurempi kuin ulkoinen paine - nesteen höyrystymistä tapahtuu kaikkialla nesteessä
96
Miten kiehumispiste reagoi paineen muutoksiin?
Paineen laskiessa kiehumispiste alenee | Koska kiehuminen tapahtuu kun nesteen paine on ainakin yhtä suuri kuin ilman
97
Absoluuttinen kosteus
- Ilmassa olevan vesihöyryn massa tilavuusyksikköä kohti | - kutakin lämpötilaa vastaa tietty maksimikosteus, joka kasvaa lämpötilan kasvaessa
98
Suhteellinen kosteus
Kuinka monta prosenttia ilman absoluuttinen kosteus on suurimmasta mahdollisesta kosteudesta
99
Kastepiste
Kun ilman lämpötila alenee, tietyssä lämpötilassa, kastepisteessä, ilmassa oleva vesihöyry tulee kylläiseksi ja tiivistyy
100
Ominaishöyrystymislämpö
Se energia massayksikköä kohti joka on vietävä kiehumispisteessä olevaan nesteeseen jotta neste höyrystyisi r=Q/m
101
Lämpö Q
On lämpötilaerosta johtuvaa energian siirtymistä systeemin ja sen ympäristön välillä
102
Lämpöopin nollas pääsääntö
Jos systeemit A ja B ja B ja C ovat lämpötasapainossa, myös A ja C ovat lämpötasapainossa
103
Lämpöopin 1. Pääsääntö
Sisäenergian muutos on systeemin ja ympäristön välillä siirtyneen energian ja tehdyn työn summa ΔU=Q+W
104
Lämpöopin 2. Pääsääntö
Eristetyt systeemin entropia eli epäjärjestys kasvaa kunnes systeemi saavuttaa tasapainotilan. Epäjärjestys ei koskaan itsestään vähene.
105
Laajenevan kaasun tekemä työ
W=pΔV
106
Lämpövoimakoneessa...
Lämpö muuttu osittain työksi Toiminnan edellytys lämpötilaero
107
Polttoaineen lämpöarvo
H=Q/m | Kertoo kuinka paljon palamisreaktiossa vapautuu energiaa massa yksikköä kohden
108
Lämpövoimakoneen hyötysuhde
η=1- (Q2/Q1)
109
Carnot-hyötysuhde
ηmax =1-(T1/T2)
110
Jäähdytyskone
Siirtää energiaa lämpönä mekaanisen energian avulla matalimmasta lämpötilasta lämpimämpään
111
Ominaissulamislämpö
Aineelle ominainen vakio, joka kertoo, paljonko energiaa tarvitaan kun aineen olomuoto muuttuu kiinteästä nesteeksi s=Q/m ---> Q=sm
112
Tyhjiössä lämpö voi siirtyä vain...
Säteilemällä
113
Ominaislämpökapasiteetti c
Aineelle ominainen kyky sitoa tai luovuttaa energiaa lämpönä c=Q/mΔΤ
114
Mitä tarkoittaa että kappaleen lämpökapasiteetti on suuri?
Sen lämpötila muuttuu vain vähän vaikka se luovuttaa/ vastaan ottaa paljon energiaa?
115
Lämpökapasiteetti C
Ilmaise systeemin tai kappaleen kyvyn ottaa vastaan tai luovuttaa energiaa lämpönä yhtä lämpötilayksikköä kohti C=ΔQ/ΔT