Uvod do molekuove fyziky Flashcards
Termika
část fyziky zabývající se studiem
vlastností látek a jejich změn souvisejících s
teplotou (nauka o teple).
Molekulová fyzika
část fyziky, která zkoumá
látky na úrovni atomu a molekul a vlastnosti
vycházející z jejich struktury.
Základem molekulové fyziky je kinetická teorie
látek.
Kinetická teorie látek 1:
1 - látky se skládají z částic - molekul, atomů
nebo iontů
Kinetická teorie látek 2:
2 - částice se neustále neuspořádaně pohybují =
tepelný pohyb
Kinetická teorie látek 3:
3 - částice na sebe působí přitažlivými a odpudivými silami
difúze
samovolné pronikání částic jedné
tekutiny mezi částice druhé tekutiny
Brownův pohyb
pohyb částic v tekutině
(posuvný, otáčivý, kmitavý)
osmóza
difúze probíhající mezi dvěma
kapalinami oddělenými polopropustnou blánou
(membránou)
– probíhá v živých organismech a rostlinách
Skupenství látek:
pevné, kapalné, plynné, plazma.
Vlastnosti pevných látek:
určitý tvar a objem
většina má krystalovou strukturu
částice se nemohou volně pohybovat
(tepelný pohyb = kmitání kolem
rovnovážných poloh)
Ek < Ep
Vlastnosti kapalných látek:
stálý objem
tvar podle tvaru nádoby
volný povrch
částice snadněji mění svoji polohu
Ek ≈ Ep
Vlastnosti plynných látek:
nemají stálý tvar ani objem
jsou rozpínavé a stlačitelné
síly vzájemného působení jsou malé, takže
je lze zanedbat
Ek > Ep
Vlastnosti plazmy:
soustava elektricky nabitých částic
(iontů, volných elektronů) a neutrálních
částic (atomů, molekul)
přírodní plazma – plamen, blesk
umělé plazma – při elektrickém výboji v
plynech
Teplota
základní veličina charakterizující stav tělesa při tepelném ději
K měření teploty se používají
teploměry (kapalinové, elektronické, digitální, bimetalové)
Celsiova teplotní stupnice – Celsiova
teplota
značka: t
jednotka: °C (Celsiův stupeň)
má dva základní body (teploty)
t = 0 °C … teplota tání ledu (rovnovážný stav směsi vody a ledu při normálním tlaku)
t = 100 °C … teplota varu vody (rovnovážný stav vody a její syté páry při normálním tlaku)
Anders Celsius (švédský astronom a fyzik.)
Termodynamická teplotní stupnice –
termodynamická teplota
značka: T
jednotka: K (kelvin)
základní teplota = trojný bod vody (teplota rovnovážného stavu soustavy led + voda + sytá vodní pára) … Tr* = 273,16 K
Fahrenheitova teplotní stupnice – Fahrenheitův
stupeň
značka: tf*
jednotka: °F
Vnitřní energie soustavy
Vnitřní energie tělesa je součet celkové kinetické energie tepelného pohybu částic tělesa a celkové potenciální energie jejich vzájemné polohy.
U = Ek + Ep
Změna vnitřní energie:
1 - konáním práce – ohýbání drátů, huštění
pneumatiky, obrábění kovů
2 - tepelnou výměnou – děj, při kterém se část
vnitřní energie teplejšího tělesa předá tělesu
chladnějšímu
Vnitřní energie soustavy
První termodynamický zákon:
Přírůstek vnitřní energie tělesa je roven součtu práce vnějších sil působících na těleso a tepla, které těleso přijalo při tepelné výměně.
[delta]U = W + Q
Teplo
je určeno energií, kterou při tepelné výměně odevzdá teplejší těleso studenějšímu.
značka: Q
jednotka: J (joule)
Tepelná kapacita tělesa
vyjadřuje jaké teplo musíme dodat tělesu, aby se jeho teplota zvýšila o 1 °C ( 1K).
značka: C
jednotka: J.K-1 *
C = Q/[delta]T
Měrná tepelná kapacita
určuje teplo, kterým se při tepelné výměně ohřeje 1 kg chemicky stejnorodé látky o 1 °C (1K).
značka: c
jednotka: J.kg-1.K-1
c = Q/m.[delta]t => Q = m . c . [delta]t
kalorimetr
tepelně izolovaná nádoba s kapalinou (m1, t1), do které vložíme těleso (m2, t2)
nastává tepelná výměna (úbytek vnitřní energie teplejší látky je stejně velký jako přírůstek energie chladnější látky)
Q1* = Q2* => c1* m1* (t1* – t) = c2* m2* (t – t2*)
Q1 = teplo odevzdané
t = výsledná teplota
Q2 = teplo přijaté
Pro přesnější měření je třeba k rovnici přidat teplo, které přijme kalorimetr při tepelné výměně:
c1 m1 (t1 – t) = c2 m2 (t – t2) + Ck (t – t2)
Ck* – tepelná kapacita kalorimetru
Kalorimetrická rovnice
zákon zachování energie pro děje probíhající v izolované soustavě při tepelné výměně.
Šíření tepla:
Teplo, které při tepelné výměně přechází z tělesa
teplejšího na chladnější se přenáší 3 způsoby:
vedením – přímým dotykem zdroje tepla (teplejšího tělesa) a tělesa chladnějšího
-dobrou tepelnou vodivost mají kovy (nejlepší měď a stříbro)
-špatnou tepelnou vodivost mají nekovové látky (dřevo, sklo, porcelán, plasty, vzduch) = tepelně izolační materiály
Šíření tepla2:
prouděním – uplatňuje se v kapalinách a plynech
-zahříváním se mění hustota (teplejší sepřemísťuje do vyšších vrstev)
-ústřední vytápění
Šíření tepla3:
zářením – mezi zdrojem tepla a zahřívaným tělesem nemusí být látkové prostředí
-každé těleso v závislosti na své teplotě vyzařuje tepelné záření, které jiným tělesem prochází (sklo), odráží se od jeho povrchu (lesklý plech) nebo je pohlceno (tmavé těleso)
