füüsika - energia 3

kehi võib soojendada ka teistmoodi, nii et mehaanilisel tööl ei ole tähtsust

Kui viima keha kontakti teise kehaga, mis on antud kehast soojem, siis soojus kandub üle ka antud kehale. Näiteks soojeneb vesi gaasi- või elektripliidil tänu kuumemale kehale

soojuse ülekanne kiirguse abil (näiteks Päikese kiirgus)

Üldjuhul võib kehi soojendada ka ilma vahetu kontaktita, kui kehad on eraldatud teineteisest ja nende vahel on mingi keskkond või isegi tühjus

soojusjuhtivus

Vahetu kontakti korral soojenemine

gaasi temperatuuri muutumine

on alati seotud tema siseenergia muutumisega

töö on alati seotud

energia muutumisega

kehade kontakti korral toimub

energia lisamine (soojenemine) või ära võtmine (jahtumine)

siseenergia

Gaasi koguenergia on võrdne kõikide molekulide energiate summaga

Energiaülekande mehhanism kehade kontakti korral seisneb selles

et kooupuutuvate kehade molekulid vahetavad vastastikustel kokkupõrgetel energiat, kusjuures kuumema keha milekulid kaotavad energiat ning jahedama keha molekulid saavad seda juurde

molekulide keskmine kineetiline energia

ei muutu makroskoopilise keha vahendusel tehtud töö kaudu, vaid ühe keha kaootiliselt liikuvate molekulide vahetu energiaülekande kaudu teise keha molekulidele

keha temperatuuri muutumine toimub vahetu kontakti või kiirguse kaudu, on

kehale antud või kehalt võetud teatud soojushulk

Soojushulk kujutab endast energiat

mida keha saab või annab ära soojusvahetuse teel

Keha soojusmahtuvuseks (tähis C) nimetatakse

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

Seega, kui kehale antud soojushulk ΔQ tõstab tema temperatuuri ΔT võrra, on keha soojusmahtuvus

𝐶 = ∆𝑄/∆𝑇

(C- ühik J (džaul)/ kalor

Aine erisoojus

on soojushulk, mis on vajalik 1 kg aine temperatuuri tõstmiseks 1 K võrra

1 cal on soojushulk

mis kulub 1 g vee temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra. Seega vee erisoojuse ühikuks võiks olla 1 cal/(g·K).

aine sulamissoojus

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

aine aurustumissoojus

Soojushulka, mida on vaja 1 kg vedeliku aurustamiseks jääval temperatuuril

Ka sulamise ja aurustumise kirjeldamisel kasutatakse soojushulga mõistet

kuna neis protsessides toimub energiaülekanne vahetu kontakti teel

(Keha on võimalik sulatada ka hõõrdumise, st mehaanilise töö, vahendusel.)

Soojushulga all mõistetakse aga

spetsiifilist kaootilise liikumise energia hulka, mida antakse ühelt kehalt teisele samas vormis, muutmata seda korrapäraseks suunatud liikumiseks või vastupidi.

gaasi siseenergiat saab muuta kahel viisil:

• Mehaanilise töö abil (surudes gaasi kokku või lasta sellel paisuda)

• Soojusenergia vahetuse abil (viies gaasi soojusvahetusse teise kehaga)

energia jäävuse seadus

Energia ei teki ei millestki ega ka hävi, ta võib ainult muunduda ühest liigist teise (üks kõiige üldisemaid loodusseadusi - kuna ei ole rikkumisi)

termodünaamika I printsiip

Gaasi siseenergia muut ΔU on võrdne gaasile antud soojushulga ΔQ ja välisjõudude poolt gaasi kokkusurumisel tehtud töö ΔA summaga

(väidab, et energiahulk soojusprotsessides on jääv - See tähendab, et keha saab täpselt nii palju energiat, kui palju talle antakse)

Mõnikord on otstarbekam formuleerida TD I P gaasi paisumisel tehtud töö kaudu,

sellisel juhul on see töö negatiivne ja valem saab kuju

∆𝑄 = ∆𝑈 + ∆𝐴

st et gaasile antud soojushulk läheb siseenerga kasvuks ja gaasi paisumisl tehtavaks tööks

Gaasi siseenergia kasvab

kui sellele anda soojust või kui seda kokku suruda.

Isotermilises protsessis (T= const) siseenergia

ei muutu, sest siseenergia on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga (mis on võrdeline temperatuuriga) ja seetõttu saame valemi (16) kirjutada kujul

∆𝑄 = ∆𝐴

Isohoorilises protsessis (V= const) gaasi ruumala

ei muutu ja seetõttu võrdub gaasitöö nulliga (ΔA=0). Seega kulub kogu gaasile antud soojushulk siseenergia muuduks (või vastupidi) ∆𝑄 = ∆𝑈

Isobaarilises protsessis (p= const) kulub gaasile antud soojushulk

nii siseenergia muuduks kui töö sooritamiseks jääval rõhul

adiabaatiline nim.

Soojuslikult isoleeritud süsteemis toimuvat protsessi.

See tähendab, et gaasile ei anta ja gaasilt ei võeta soojust.

Sellise protsessi korral on gaas soojuslikult isoleeritud.

∆𝐴 = −∆𝑈

(seega võib nimetatud protsessis gaas teha tööd ainult siseenergia kahanemise arvelt)

soojusprotsessid

soojusenergia muundumised

nt. muutub 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.

(energiat ei ole võimalik tekitada ei millestki.

Sellest järeldub, et esimest liiki igiliikurit ei ole võimalik ehitada)

esimest tüüpi igiliikur

kujutletav masin, mis liigub või teeb tööd igavesti

TD I P ei püstita mingeid piiranguid soojusprotsesside tegeliku kulgemise suuna suhtes

kehale antakse soojushulk ΔQ, siis ei täpsustada seejuures, kuidas seda tehakse.

Praktika näitab, et soojus kandub iseenesest üle ainult soojemalt kehalt jahedamale. Kuid ka

soojuse ülekandumine jahedamalt kehalt soojemale ei ole vastuolus TD I P-ga. Just see protsess

on ainuke, mida TD I P ei suuda lahendada.