Alapvető fizika oktatóanyagok

Ha jobban megnézzük, az égésből származó füst eleinte látható. Egy idő után a füst már nem látható. Használt parfümöt? Hiába fújt parfümöt a szobába, a házon kívül tartózkodók is érezhetik a parfüm illatát. Ha az anya finom és étvágygerjesztő ételt főz a konyhában, a főzés illata a szomszéd házából is érezhető. Miért van ez?

Sok más példa is van. Ha néhány csepp tintát cseppentünk egy tiszta vizet tartalmazó pohárba, a tinta vagy az ételfesték egyenletesen eloszlik a vízben. Ez automatikusan megtörténik. Néhány korábbi példa diffúziós eseményekre utal, amelyekkel gyakran találkozunk a mindennapi életben. A diffúzió az anyagok nagy koncentrációjú helyről alacsony koncentrációjú helyre történő mozgatásának folyamata. A koncentráció alatt az anyag molekuláinak/móljainak számát értjük térfogategységenként. A nagy koncentrációjú hely olyan hely, ahol sok anyagmolekula található térfogategységenként. Ezzel szemben az alacsony koncentrációjú helyek olyan helyek, ahol kevés molekula található térfogategységenként.

Részletek

Energia egyatomos ideális gázban

Az egyatomos ideális gáz energiája a egyatomos ideális gázmolekulák teljes transzlációs kinetikus energiája. Az ideális gázmolekulák teljes transzlációs kinetikus energiája = az egyes molekulák átlagos transzlációs kinetikus energiájának és a molekulák számának (N) szorzata. Matematikailag:

Részletek

Az energiaegyenérték-tételt Clerk Maxwell vezette le elméletileg statisztikus mechanika segítségével. Tételnek azért nevezik, mert kísérleti úton nem bizonyítható. Az energiamegoszlás az energia egyenlő eloszlását jelenti.

KE = gázmolekulák átlagos transzlációs kinetikus energiája (Joule)

k = Boltzmann-állandó = 1.38 x ^10⁻⁷ J/K

T = az ideális gázmolekula abszolút hőmérséklete (Kelvin)

Részletek

A nyomás mellett a gáz makroszkopikus jellegét meghatározó mennyiségek egyike a hőmérséklet (T). A gáznyomás egyenlete:

Részletek

A kinetikus elmélet szerint minden anyag atomokból vagy molekulákból áll, és hogy az atomok vagy molekulák folyamatosan és gondtalanul mozognak. A kinetikus elméletnek ez a feltételezése megfelel a gázalkotó atomjának vagy molekulájának helyzetének és állapotának. A gázt alkotó atomok vagy molekulák közötti vonzóerő gyenge, így az atomok vagy molekulák szabadon mozoghatnak.

Részletek

Boyle törvénye, Charles törvénye, Gay-Lussac törvénye

Boyle törvénye

Robert Boyle (1627-1691) kísérleteket végzett a gáznyomás és a térfogat közötti mennyiségi összefüggés vizsgálatára. A kísérletet úgy végezték, hogy egy bizonyos mennyiségű gázt zárt tartályba helyeztek. Amíg egy meglehetősen jó megközelítést nem talált, azt tapasztalta, hogy ha a gáz hőmérsékletét állandó értéken tartották, akkor a gáznyomás növekedésével a gáz térfogata csökkent. Hasonlóképpen, amikor a gáznyomás csökken, a gáz térfogata nőtt. A gáznyomás fordítottan arányos a gáz térfogatával. Ez a kapcsolat Boyle törvényeként ismert. Matematikailag:

Részletek

A Boyle-törvény, a Charles-törvény és a Gay-Lussac-törvények nem minden gázállapotra érvényesek, így az elemzésünk nehezebbé válik. Ezért bemutatjuk az ideális gázmodellt. Az ideális gáz nem létezik a mindennapi életben; az ideális gáz az a tökéletes forma, amely megkönnyíti az elemzést. Az ideális gáz fogalmának létezése valóban segít a gáz három törvénye közötti kapcsolat áttekintésében is.

A hőmérséklet, a térfogat és a gáznyomás közötti összefüggés

A fenti három gáztörvényre hivatkozva levezethetünk egy általánosabb összefüggést a hőmérséklet, a térfogat és a gáznyomás között.

Részletek

A termodinamika második főtételének konkrét kijelentése nem írhat le minden irreverzibilis folyamatot, ezért egy általános kijelentésre van szükségünk. Ennek az általános állításnak kell megmagyaráznia az univerzumban végbemenő összes irreverzibilis folyamatot. A termodinamika második főtételének általános kijelentését a tizenkilencedik század közepén fogalmazták meg egy entrópia (S) nevű mennyiség segítségével. Az entrópiát először Clausius vezette be, és a Carnot-ciklusból (tökéletes kalorikus motor) fogalmazta meg. Clausius szerint egy rendszer entrópiaváltozásokat tapasztal, amikor állandó hőmérsékleten további hőt (Q) kap, amit a következő egyenlet ír le:

Részletek

Cikk a hűtőgép teljesítmény-tényezőjéről

A hűtőgép egy olyan gép, amely hőt vesz fel egy alacsony hőmérsékletű helyről, majd azt egy magasabb hőmérsékletű területre adja át. Ahhoz, hogy ez a folyamat végbemenjen, a gépnek munkát kell végeznie, mivel a hő természetes módon áramlik a magas hőmérsékletű helyről az alacsonyabb hőmérsékletű helyre. Ez Clausius állításával igaz:

Egy hűtőgép nem tud hőt átvinni alacsony hőmérsékletű helyről magas hőmérsékletű helyre munka nélkül (a termodinamika második főtétele – Clausius-állítás).

A gép W-tal hőt visz át alacsony hőmérsékletről (Q _L ) magas hőmérsékletre (Q _H ). Az energiamegmaradás törvénye alapján Q _L + W = Q _H.

Részletek

Hogy kiderítse, hogyan lehetne növelni a hőerőgép hatásfokát , egy francia tudós, Sadi Carnot (1796-1832) 1824-ben megvizsgált egy ideális elméleti kalorikus gépet. Abban az időben a termodinamika első főtétele, valamint a termodinamika második főtétele még nem volt megfogalmazva. Az első főtételt azért nem fogalmazták meg, mert a tudósok még nem tudják, hogy a hő energia. Miután Joule és kollégái az 1830-as években kísérleteket végeztek, a tudósok felfedezték, hogy a hő olyan energia, amely a hőmérséklet-különbségek miatt mozog. Így a termodinamika első főtételét 1830 után fogalmazták meg. Sadi Carnot már 1824-ben kutatta az elméleti ideális kalorikus gépet. Kutatása valójában a gőzgép hatásfokának növelésére irányult. Az akkori gőzgépek többsége kevésbé volt hatékony.

Részletek