energia tk 3 & 4

konspektist peatükid alates 2.3 kuni 2.7 ja alates entroopia ülesanne kuni reaalsed gaasid.

Millised on kaks peamist viisi gaasi siseenergia muutmiseks?

Mehaaniline töö ja soojusenergia vahetuse abil (viies gaasi soojusvahetusse teise kehaga)

Soojusjuhtivus

Soojuse ülekanne vahetu kontaki korral.

Kuidas toimub soojusülekanne juhul, kui kehad on eraldatud tühjusega?

Kiirguse abil

Milline on energiaülekande mehhanism molekulaarsel tasandil kehade kontakti korral?

Kokkupuutuvate kehade molekulid vahetavad vastastikustel kokkupõrgetel energiat, kusjuures kuumema keha molekulid kaotavad energiat ning jahedama keha molekulid saavad seda juurde.

Kuidas muutub molekulide keskmine kineetiline energia soojusvahetuse käigus?

See kandub kuumema keha molekulidelt vahetult üle jahedama keha molekulidele.

Soojushulk

Energia, mida keha saab või annab ära soojusvahetuse teel.

Mida nimetatakse keha soojusmahtuvuseks? (C)

Soojushulka, mida on vaja kehale anda, et tõsta tema temperatuuri ühe kraadi võrra.

Kuidas nimetatakse aine massiühiku (1kg) soojusmahtuvust?

Erisoojus

Defineeri aine erisoojus (C)

Soojushulk, mis on vajalik 1kg aine temperatuuri tõstmiseks 1K võrra.

Mis on soojushulga põhiühik SI - süsteemis?

Džaul (1J)

Kuidas on defineeritud 1cal soojushulk?

Mõõtühiku 1 cal defineerimisel on lähtutud vee erisoojusest. 1 cal on soosjushulk, mis kulub 1g vee temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra. ühik: 1cal/(g · K)

Mida nimetatakse aine sulamissoojuseks?

Soojushulka, mida on vaja 1kg tahke aine muutmiseks vedelikuks sulamistemperatuuril.

Mida nimetatakse aine aurustusmissoojuseks?

Soojushulka, mida on vaja 1kg vedeliku aurustamiseks jääval temperatuuril.

Miks kasutatakse sulamise ja aurustumise kirjeldamisel soojushulga mõistet?

Sest neis protsessides toimub energiaülekanne vahetu kontakti teel.

Sõnasta termodünaamika I printsiibi olemus

See on energia jäävuse seadus gaaside korral. Gaasi siseenergia muut ∆μ on võrdne gaasile antud soojushulga ∆Q ja välisjõudude poolt gaasi kokkusurumisel tehtud töö ∆A summaga.
∆μ = ∆Q + ∆A

Milleks kulub gaasile antud soojushulk ∆Q paisumisprotsessis?

Siseenergia kasvuks ja gaasi paisumisel tehtavaks tööks

Kuidas muutub gaasi siseenergia isotermiises protsessis (T = const)?

Siseenergia ei muutu, sest siseenergia on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga (mis on võrdeline temperatuuriga). ∆μ = 0; ∆Q = ∆μ

Isohoorilises protsessis (V = const)…

gaasi ruumala ei muutu ja seetõttu võrdub gaasitöö nulliga (∆A = 0). Seega kulub gaasile antud soojushulk siseenergia muuduks (või vastupidi).

Kuidas kasutatakse gaasile antud soojushulka isobaarilises protsessis (p = const)?

See kulub nii siseenergia muuduks kui ka töö sooritamiseks jääval rõhul.

Mida tähendab adiabaatiline protsess?

Protsess, mis toimub soojuslikult isoleeritud süsteemis (∆Q = 0).

Mille arvelt teeb gaas tööd adiabaatilisel paisumisel?

Siseenergia kahanemise arvelt.

Mida nimetatakse soojusprotsessideks?

Soojusenergia muundumisi kas keha siseenergiaks või teeb keha selle energia arvelt tööd. Võib juhtuda ka nii, et esmalt läheb soojushulk keha siseenergiaks ja alles hiljem tehakse selle arvelt tööd.

Mis on termodünaamiks I printsiibi peamine puudus protsesside suuna määramisel?

See ei püstita mingeid piiranguid soojusprotsesside tegeliku kulgemise suuna suhtes.

Defineeri pöörduv protsess

Oleku muutus, mille korral süsteem naaseb algolekusse, läbides samad olekud vastupidises järjekorras ja seejuures välistes kehades mingeid muutusi ei toimu. Nt: Maa tiirlemine ümber Päikese või pöörlemine ümber oma telje, pendli võnkumine.

Millise tingimuse korral on mehaanilised liikumised tavaliselt pöörduvad?

Kui hõõrdejõu mõju on välistatud.

Too näide pöördumatust soojusprotsessist.

Gaaside segunemine või temperatuuride ühtlustamine

Miks on soojusprotsessid olemuselt pöördumatud?

Sest soojushulga saamisega kaasnevad keha olekus pöördumatud muutused, mis ei võimalda iseeneselikku energia tagasivoolu kuumemasse kehasse.

Entroopia (S)

iseloomustab energia kvaliteedi muutumist kehale antud soojushulga ∆Q ja keha absoluutse temperatuuri T suhe ∆S = ∆Q/T

Kuidas on entroopia (S) seotud keha olekuga?

Entroopia on üheselt määratud keha olekuga (olekuparameeter).

Kui suur on entroopia muutus täielikult pöörduva protsessi korral?

Null

Milline on entroopia muutus soojusprotsessides nende pöördumatuse tõttu?

Entroopia muut ei võrdu nulliga (see on positiivne).

Energia jäävuse seadus

Energia ei teki ei millestki ega ka hävi, ta võib ainult muunduda ühest liigist teise.

Clausius’e sõnastus TD IIP

Soojust ei saa üle kanda külmemalt kehale soojemale, ilma et sellega kaasneks teisi muutusi nendes kehades või ümbritsevades kehades.

Kaasaegne TD IIP sõnastus ja entroopia kasvu seadus

Kõikides suletud süsteemides toimuvate pöördumatute protsessidega kaasneb süsteemi entroopia kasv.

Miks ei saa energia väärtus näidata protsessi suunda suletud süsteemis?

Sest suletud süsteemis energia säilib ja on alg- ja lõppolekus sama väärtusega.

Kuidas muutub süsteemi koguentroopia iseenesest kulgevates soojusprotsessides?

See kasvab.

Sõnasta termodünaamika II printsiibi põhisisu

Kõikides suletud süsteemides toimuvate pöördumatute protsessidega kaasneb süsteemi entroopia kasv.

Mida võimaldab entroopia määrata soojusprotsesside puhul?

Entroopia näitab, kas protsess saab toimuda iseeneslikult, kuna pöördumatutes protsessides entroopia suureneb, aga pöörduvates protsessides jääb entroopia muutumatuks.

Mida tähendab soojusenergia “kvaliteet” füüsikas?

Seda, millises suunas on protsess võimalik ning milline on alg -ja lõppolek.

Mis juhtub adiabaatilisel paisumisel gaasi temperatuuriga?

Temperatuur langeb, sest töö tehakse siseenergia arvelt.

Kuidas muutub keha entroopia, kui talle antakse soojushulk ∆Q?

See tähistab energia võimet teha tööd, mida iseloomustab entroopia tase.

Mille poolest erineb soojusmahtuvus ja erisoojus?

Soojusmahtuvus käib konkreetse keha kohta, erisoojus on aine omadus massiühiku kohta.

Millisel tingimusel on soojusülekande tulemusena süsteemi koguentroopia muut positiivne?

Kui soojus kandub kõrgemalt temperatuurilt (T1) madalamale temperatuurile (T2).

Mis on soojusmasina kasutamise peamine eesmärk?

Soojusenergia muutmine mehaaniliseks tööks, selleks tuleb antud kehalt mingil moel osa tema soojusenergiast ära võtta.

Miks ei tehta lihtsa soojusülekande korral mehaanilist tööd?

Sest näiteks viime keha kontakti teise kehaga, mille temperatuur on madalam. Sel juhul toimub soojusjuhtivuse vahendusel kehade temperatuuri ühtlustamine ja soojusülekanne ühelt kehale teisele. Kuid sellises protsessis mehaanilist tööd ei tehta, kuna ei ole makroskoopilist kehade liikumist.

Mis on töökeha?

Veel üks keha, mis võtaks soojemalt kehale vastu teatud soojushulga, tehes mehaanilist tööd ning annaks vajadusel soojuse ülejäägi jahedamale kehale.

Kuidas nimetatakse soojusmasinas soojemat keha?

Soojendiks.

Kuidas nimetatakse soojusmasinas jahedamat keha?

Jahutiks.

Miks peab töökeha sooritama ringprotsessi ehk tüsukli?

Sellepärast, et iga kord pärast töö sooritamist tuleb viia töökeha esialgsesse olekusse, et alustada kogu protsessi uuesti.

Kuidas sõnastas Lord Kelvin termodünaamika II printsiibi?

Pole võimalik kasutada sellist tsüklilist protsessi, mille tulemuseks oleks mingilt kehalt võetud soojuse muutmine tööks selliselt, et ümbritsevades kehades ei toimuks mingeid muutusi.

Mille arvel saab soojendilt saadud soojuse tööks muuta vastavalt TD II printsiibile?

Ainult siis, kui selle protsessi käigus muutub jahuti olek. See tähendab, et kui tsükli käigus võetakse soojendilt soojushulk Q1, siis osa sellest soojushulgast Q2 tuleb tingimata ära anda jahutile ning kasulik töö A on võrdne soojendilt saadud ja jahutile antud soojushulkade vahega. A = Q1 - Q2

Mis on soojusmasina kasutegur?

Masina poolt tehtud töö suhe soojendilt saadud soojushulgaga või kasuliku soojushulga suhe kogu tarvitatud soojushulgaga.
η = A/Q1 = Q1 - Q2/Q1

Millistest protsessidest koosneb Carnot’ tsükkel?

Kahest isotermilisest ja kahest adiabaatilisest protsessist.

Mis toimub Carnot’i tüsukli esimeses etapis?

Isotermiline paisumine, kus töökeha on kontaktis soojendiga, mille temperatuur on T1. Kuna ideaalse gaasi siseenergia isotermilise protsessi käigus ei muutu, siis läheb kogu soojendilt saadud soojus mehaaniliseks tööks.

Mis toimub Carnot’i tsükli teises etapis?

Töökeha paisub adiabaatiliselt ja tööd tehakse siseenergia arvelt.

Mis toimub Carnot’i tsükli kolmandas etapis?

Töökeha surutakse isotermiliselt kokku kontaktis jahutiga.

Mis toimub Carnot’i tsükli neljandas etapis?

Toimub adiapaatiline kokkusurumine, kuni temperatuur tõuseb soojendi temperatuurini T1.

Millest sõltub Carnot’ soojusmasina kasutegur (ղ)?

Ainult soojendi ja jahuti temperatuuridest. ղ = T1 - T2/T1

Mida väidab Carnot’ teoreem reaalse soojusmasina kasuteguri kohta?

Ühegi reaalse soojusmasina kasutegur ei saa olla suurem samas temperatuuride vahemikus töötava ideaalse soojusmasina kasutegurist.

Millisel tingimusel on tavaliste gaaside olekumuutused hästi kirjeldatavad ideaalse gaasi seaduste abil?

Kui gassi rõhk ei ületa normaalrõhku rohkem kui 3-4 korda.

Mis on ideaalse gaasi mudeli põhiline puudus?

Selline gaas, mille molekulide vahel puuduvad igasugused tõmbejõud (vastastikmõju), ei saa iialgi muutuda vedelikuks ega tahkeks aineks.

Miks puudub ideaalse gaasi mudelis võimalus gaasi lõpmatuks kokkusuruda?

Molekulidevahelise tõukejõu ja molekulide mõõtmete puudumine viib olukorda, kus me saaksime sellist gaasi lõpmatuseni kokkusuruda. See on aga vastuolus aatomite ja molekulide mõõtmetega, küll väikestega, kuid siiski lõplikega. Ideaalse gaasi mudel vastab kõige paremini, kui molekulide vahelised kaugused on väga palju suuremad molekulide mõõtmetest.

Miks ei saa ideaalsed gaasid muutuda vedelikeks?

Suurte tiheduste korral (gaasi kokkusurumisel; suure rõhu alla pannes), kui molekulidevahelised kaugused on võrreldavad molekulide mõõtmetega, ei vasta see enam reaalsetele gaasidele ja olekuvõrrand ei anna enam õigeid tulemusi.

Millisel juhul sarnanevad von der Waalsi isotermid ideaalse gaasi omadega?

Van der Waalsi isotermid erinevad oluliselt ideaalse gaasi omast ning alles kõrgematel temperatuuridel omandavad nad teatud sarnasuse ideaalse gaasi isotermiga.