Základné poznatky molekulovej fyziky

Molekulová fyzika Základom MF je kinetická teória látok. Látky sa skladajú z častíc 2. Častice konajú chaotické neusporiadané pohyby 3. Častice na seba pôsobia príťažlivými a odpudivými silami

1.Látky sa skladajú z častíc Čo potvrdil vynález elektrónového mikroskopu molekuly vody bez tlaku a pod tlakom molekuly vody bez tlaku a pod tlakom Molekuly vodíka na povrchu zlata

2. Častice konajú chaotické pohyby Difúzia – samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky Brownov pohyb Tlak plynu

3. Častice na seba pôsobia príťažlivými a odpudivými silami Príťažlivé a odpudivé sily závisia od vzdialenosti medzi časticami. Najväčšie príťažlivé sily pôsobia medzi časticami pevnej látky, najmenšie medzi časticami plynov. Sily, ktoré viažu atómy v molekule látky nazývame väzbové sily.

Rozdelenie látok Plynné Kvapalné Pevné Plazma Plynná látka Kvapalná látka Pevná látka

Molekuly plynných látok Skladajú sa z jedného alebo viacerých atómov Majú veľkú kinetickú energiu Ek Plyny sú rozpínavé a stlačiteľné Môžu zaujať akýkoľvek priestor Stredná vzdialenosť molekúl je rádovo 3nm Ek>Ep Pohybujú sa vo všetkých smeroch Zmena smeru a veľkosti nastáva v dôsledku zrážky molekúl

Molekuly pevných látok Príťažlivé sily sú veľmi veľké Častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh Ep>Ek Stredná vzdialenosť je rádovo 0,2nm Sú zložené z častíc s pravidelným usporiadaním Tvoria kryštalickú štruktúru, niektoré ju však nemajú, napr: sklo, vosk ( pevné látky = kryštalické + amorfné )

Molekuly kvapalných látok Príťažlivé sily sú veľmi veľké Konajú kmitavý pohyb okolo rovnovážnych polôh, ale vplyvom vonkajších síl a zvyšovaním teploty je možné usmerniť ich pohyb Ep = Ek Stredná vzdialenosť je rádovo 0,2nm Častice sa vyznačujú istou usporiadanosťou na krátku vzdialenosť

Plazma Látka skladajúca sa z rôznych častíc s nábojom Je navonok neutrálna Pri vysokých teplotách môže byť zložená len z voľných jadier a elektrónov Podoby: oheň, blesk, polárna žiara

Rovnovážny stav termodynamickej sústavy Teleso alebo skupina telies, ktorých stav skúmame je termodynamická sústava Veličiny, ktoré určujú jej stav sú stavové veličiny (objem V, teplota T, tlak p,...)

Popis fyzikálnych veličín v kalorimetrickej rovnici : Izolovaná sústava Je sústava, v ktorej neprebieha výmena energie s okolím a jej chemické zloženie a hmotnosť zostávajú konštantné Kalorimeter c1.m1.(t1-t) = c2.m2.(t2-t) Popis fyzikálnych veličín v kalorimetrickej rovnici : c1,2 - merné tepelné kapacity látok 1,2 m1,2 - hmotnosti látok 1,2 t1,2 – pôvodná teplota látok1,2 t - výsledná teplota rovnovážneho stavu

Teplo ? ? Aký je rozdiel medzi teplom a teplotou? Od čoho závisí teplo Q odovzdané alebo prijaté? V bežnom živote ( teplote vzduchu) Zohrievanie vody v kadičke POJEM TEPLO m2 varič m1= 250g t01= 200C ––––––––- Q = ? m2 = 500g t01 = 200C ––––––––– Q = ? m1 varič Vo fyzike Odovzdáva teplo Prijíma Horúci čaj + lyžička Q ~ ( t2-t0) Q ~ m Q ~ m . ( t – t0) TEPLO=ENERGIA, ODOVZDANÁ TEPLEJŠÍM TELESOM CHLADNEJŠIEMU t / 0C Teplo sa rovná energii, ktorú pri tepelnej výmene odovzdá teplejšie teleso chladnejšiemu. Teplo prijaté telesom s určitou hmotnosťou pri tepelnej výmene je priamo úmerné zvýšeniu teploty a hmotnosti telesa: Q ~ m. (t – t0) Teplo – fyzikálna veličina; značka – Q Jednotka–1 joule ( 1J )

Zmena vnútornej energie telesa pri tepelnej výmene. Horúci čaj, pohár, lyžička Kahan a valec vnútornej energie zväčšenie zmenšenie vyrovnanie 800C 200C Odovzdáva Ek Tepelná výmena (opíš) zvýšenie vnútornej energie prijíma časť Ek odovzdáva Zmena vnútornej energie telesa môže nastať tepelnou výmenou: pri styku dvoch telies s rôznymi teplotami. Tepelná výmena vedením nastáva v telese, ktorého dve časti majú rôzne teploty. V tepelných vodičoch prebieha tepelná výmena vedením rýchlo, v tepelných izolantoch pomaly Kovová a sklenená tyč Tepelný vodič Tepelný izolant

Merná tepelná kapacita. Zohrievanie rôznych kvapalín m = 3 kg t = 5 °C Q = ? –––––––– mgl mv varič Merná tepelná kapacita vlastnosť látok označenie : c jednotka : 1 joule na kilogram a Celziov stupeň značka jednotky: mg l= mv t0gl = t0v tgl > tv Q = c . m . ( t – t 0 ) Q = 4200 . 3 . 5 J Q = 63 000 J = 63 kJ Voda prijme teplo 63 kJ. Q1 2.Q1 3.Q1 30 38 40 50 56 74 t/ 0C glycerol Voda Teleso s hmotnosťou m : a) prijme pri zvýšení teploty o ( t – t0) teplo Q = c. m. ( t – t0), ak t > t0 b) odovzdá pri znížení teploty o ( t0 – t ) teplo Q = c. m. ( t0 –t), ak t0>t – kde c merná tepelná kapacita látky. – rovnice platia ak nenastane zmena skupenstva látky ich teplota sa zvýšila rôzne. ...prijíma rovnaké teplo, cvody = 4180 Q

.... rozdiel spôsobený nedokonalosťou kalorimetra Pokusné určenie tepla prijatého alebo odovzdaného telesom pri tepelnej výmene Horúca voda a kalorimeter ? Čo potrebujeme na určenie tepla ? ( Q ) váhy (m) teplomer (t) tabuľky (c) zmiešavací kalorimeter oceľ Horúca voda vzduch miešačka 900C teplomer Q = c . m . ( t – t 0 ) m = O,2 kg t0 = 15 0C t = 80 0C c = 0,46 kJ/kg 0C ––––––––––––––- Q = ? kJ horúce chladné Do 1,1 kg vody 20 0C ponoríme 1,8 kg oceľ. teleso teploty 100 0C ... Q = c . m . ( t – t 0 ) Q = O,46 . 0,2 . 65 kJ Q = 5,98 kJ m1 = 1,1 kg m2 = 1,8 kg t1 = 200C t2 = 100 0C t3 = 32 0C –––––––––– a) Qv = ? J b) Qt = ? J tepelný izolant Oceľové teleso prijalo teplo asi 6 kJ. a) Qv = cv . m1 .( t3 –t1) Qv = 4,2 . 1,1 .12 kJ Qv = 55 kJ b) Qt = ct . m2 . (t2 – t3) Qt = O,46 . 1,8 . 68 kJ Qt = 56 kJ Voda prijala teplo 55 kJ. Teleso odovzdalo teplo 56 kJ. .... rozdiel spôsobený nedokonalosťou kalorimetra

Druhy teplotných stupníc Celziova t stupnica °C – stupeň Celzia Bod varu vody - 100°C Bod topenia ľadu - 0°C Thomsonova termodynamická teplotná stupnica K - Kelvin Trójny bod vody - sústava: ľad – voda – nasýtená para Tr = 273,16K