STRUKTURA A VLASTNOSTI plynného skupenství látek

IDEÁLNÍ PLYN: 1. Rozměry molekul jsou ve srovnání se střední vzdáleností molekul zanedbatelně malé. 2. Molekuly ideálního mimo vzájemné srážky na sebe navzájem nepůsobí. 3. Vzájemné srážky molekul ideálního plynu mezi sebou a se stěnou nádoby jsou dokonale pružné pozn.: Za běžného tlaku a teploty se skutečné plyny přibližují svými vlastnostmi ideálnímu plynu.

Rozdělení molekul plynu podle rychlosti: * Maxwelovo rozdělení rychlostí

* Lamertův pokus – páry rtuti prochází štěrbinami na dvou společně se otáčejících kotoučkách

Střední kvadratická rychlost Druhá mocnina středních kvadratických rychlostí se rovná součtu aritmetickému průměru druhých mocnin rychlostí všech molekul Statistická veličina

Teplota plynu k = Bollsmanova konst. Střední kinetická energie, kterou mají molekuly plynu v důsledku neustálého pohybu částic je přímo úměrná T.

Fluktuace tlaku = kolísání tlaku kolem střední hodnoty Tlak plynu Fluktuace tlaku = kolísání tlaku kolem střední hodnoty

Stavová rovnice ideálního plynu - stavové veličiny: p, T, V, N - stavová rovnice: - R = molární plynová konstanta - R = 8,31 J/K.mol

Děje v plynech: Izotermický Izochorický Izobarický

Izotermický děj s ideálním plynem: T=konst. p.V=konst jednotlivé stavy téhož plynu jsou stejné Při izotermickém ději s id.plyn.stálé hm.je součin tlaku a objemu stálý – zákon Boylův-Mariottův p izoterma V

Izochorický děj s ideálním plynem: V=konst. p/V=konst jednotlivé stavy téhož plynu jsou stejné Při izotermickém ději s id.plyn.stálé hm.je tlak plynu přímo úměrný termodynamické teplotě - zákon Charlesův p izochora V

Izobarický děj s ideálním plynem: p=konst. V/T=konst jednotlivé stavy téhož plynu jsou stejné Při izotermickém ději s id.plyn.stálé hm.je objem plynu přímo úměrný termodynamické teplotě - zákon Gay-Lussacův p izobara V

Stavové změny id.plynu z energetického hlediska Izotermický děj: T=konst. … střední kinetická energie molekul konající pohyb je stálá Teplo přijaté id.plynem při izoterm.ději se rovná práci, kterou plyn při tomto ději vykoná.

Stavové změny id.plynu z energetického hlediska Izochorický děj: V=konst. … objem plynu stálé hmotnosti je při izochorickém ději stálý, a proto plyn nekoná práci Teplo přijaté id.plynem při izochor.ději se rovná přírůstku jeho vnitřní energie.

Stavové změny id.plynu z energetického hlediska Izobarický děj: p=konst. … plyn stálé hmotnosti při izobarickém zvětšení objemu vykoná práci W´ Teplo přijaté id.plynem při izobar.ději se rovná součtu přírůstků jeho vnitřní energie a práce.

Stavové změny id.plynu z energetického hlediska Měrná tepelná kapacita plynu při stálém tlaku je větší než měrná tepelná kapacita plynu při stálém objemu.

Adiabatický děj s ideálním plynem Q = 0J Nedochází k tepelné výměně mezi U = W tělesem a okolím Využití: získávání plynů o nízkých a vysokých teplotách 1) Adiabatické stlačení plynu T roste … tím roste i U a E a V klesá

Adiabatický děj s ideálním plynem 2) Adiabatické rozpínání plynu (expanze) T klesá … tím klesá i U a E a V roste

Adiabata – je strmější než izoterma Poissonův zákon: Adiabata – je strmější než izoterma p V

Plyn při nízkém a vysokém tlaku volná dráha molekuly = l - je délka přímé dráhy mezi dvěma následujícími srážkami statistická veličina – střední volná dráha = aritmetický průměr volných drah všech molekul počet srážek molekuly za jednotku času = z = střední srážková frekvence molekul

Kruhový děj s ideálním plynem - jedná se o izotermický děj Práce vykonaná plynem při izobarickém ději je rovna … W = p.V Práce se určí: obsah plochy vymezené křivkou V W

Kruhový děj Práce, kterou může vykonat plyn uzavřený ve válci s pohyblivým pístem při zvětšování objemu, má omezenou velikost, neboť objem plynu se nemůže neustále zvětšovat. Tepelný stroj může pracovat jen tehdy, jestliže se plyn vždy po ukončení expanze vrátí do původního stavu. Kruhový děj=děj, při němž je konečný stav soustavy totožný s počátečním stavem.

Kruhový děj Při přechodu z A do B je W´ rovna ploše pod A1B. Při přechodu z B do A je W´ rovna ploše pod B2A. 1 A B 2 V Obsah plochy uvnitř křivky zobrazující v diagramu p-V kruhový děj znázorňuje celkovou práci vykonanou pracovní látkou během jednoho cyklu. Tento cyklus se mnohokrát opakuje, takže tepelný stroj koná práci.

Kruhový děj Protože je počáteční stav totožný s konečným stavem je změna vnitřní energie nulová. Těleso, od kterého pracovní látka přijme během jednoho cyklu teplo nazýváme ohřívač a těleso, kterému přidá teplo nazýváme chladič.

Druhý termodynamický zákon Není možné sestrojit periodicky pracující stroj, který by jen přijímal teplo od ohřívače a vykonával stejnou práci. ohřívač ohřívač Q1 W´=Q1-Q2 Q2 Q1 chladič W´=Q1 Perpetum mobile Reálný stroj

DÍKY ZA POZORNOST NAZDAR © Ondra Fanta 2004