Vnútorná energia, kalorimeter + vzťahy

Vnútorná energia, kalorimeter + vzťahy

Vnútorná energia

ZZE = Ek +Ep
- pri niek. vzniká dojem, že E zaniká, E sa nestráca, ale mení sa na inú formu E, týkajúcu sa vnútornej štruktúry telies
napr.: loptička hodená o zem – energetický deficit v styčnej ploche sa Ek a Ep opticky mení na vnútornú energiu
=> ZZE Ec = Ek + Ep + U   Ec = Ek + Ep + Ekč + Epč

Vnútornou energiou [U] telesa (sústavy) nazývame súčet celkovej kinetickej E neusporiadane sa pohybujúcich častíc (atómov iónov molekúl) a celkovej potenciálnej E vzájomnej polohy týchto častíc.

- deje pri kt. dochádza ku zmene vnút. E delíme na:
1. zmena U konaním práce ∆U
2.  zmena Un tepelnou výmenou / zmena vnút. E konaním práce

W = F. s (valec ponorený do vody)  W = n. F. s = ∆U (n = počet)
(stláčaním vzduchu v uzavr. priestore) ∆Ep = W = m. g. h = ∆U
(posúvaním predmetu po zemi) ∆Ek = m. ∆v2 / 2 = ∆U

Pri dejoch kt. prebiehajú v izolovanej sústave zostáva súčet kinet. a poten. E konštantný.
Túto pot. a kinet. E predstavujú pohybujúce sa a zrážajúce sa častice.
=> ZZE Ec = Ek + Ep + U Ec = Ek + Ep + Ekč + Epč

Zmena vnút. E pri tepelnej výmene

hrnček + horúci čaj + lyžička

Dej pri kt. neusporiadané pohybujúce častice teplejšieho telesa narážajú na častice studenšieho telesa-> odovzdávaju im časť svojej energie - nazývame tepelná výmena:

a) vedením – lyžička +čaj
b) prúdením – morské prúdy,vzdušné prúdy
c) žiarením – sl. žiarenie, žiarovka, radiátor, mikrovlnka

Hmotnostná tepelná kapacita

Q = P (výkon). τ (čas) = m. c.  ∆t,
- keď sústava príjme teplo Q tepelnou výmenou tak, že nenastane zmena skupenstva, ale teplota sa zmení o ∆t , môžeme sústavu popísať tepelnou kapacitou C
(kavntitatívna veličina) C = Q / ∆t [J.K-1] (∆t = t2 - t1) C = m. c (c = C / m)

Hmotnostná tep. kapacita je priamo úmerná tepelnej kapacite.
Je to veličina charateristická pre danú látku a pre rôzne skupenstvo tej istej látky má rôzne hodnoty.

Kalorimeter

- zariadenie kt. slúži na určovanie množstva prijatého (odovzdaného) množstva tepla.
stavba: 2 nádoby, miešadlo, teplomer, izolácia (polystyrén/sklenená vrstva/vákuum), viečko s otvorom
- plaí ZZE Q1 (možstvo odovzdaného tepla) = Q2 (možstvo prijatého tepla)
t1, c1, m1 teplejšie teleso t2, c2, m2 sudenšie teleso
Q1 = m1. c1 (t1 – t)  t1> t
Q2 = m2. c2 (t – t2) t> t2 kalorimetrická rovnica

1. Termodynamický zákon (1.TDMZ)
- vo vede a technike, kde dochádza ku zmene vnút. energie ∆U konaním práce aj tepelnou výmenou – súčastne
∆U = W + Q

- zmena vnút. E sústavy ∆U sa rovná súčtu práce W vykonanej okolitými telesami, kt. pôsobia na sústavu silami a teplota Q odovzdaného sústave okolitými telesami nikdy nemôže prijať teleso teplejšie teplo od telesa studenšieho

- konanim práce a tepel. výmenou môže sústava
E prijať – W> 0 , Q> 0 práca vykonaná a teplo prijaté okolitými teles. sú veličiny kladné
E odovzdať – W ∆U = W – adiabatický dej

2. ak W = 0  1.TDMZ ∆U = 0
3. prácu nekonajú okolité telesá, ale sústava W = -W‘ => ∆U = -W‘ + Q
Teplo Q dodané sústave sa rovná súčtu zmeny vnút. E ∆U a práce W‘ kt. vykonala sústava

Vzťahy

Vm = V / n , Vm = m / ς|m / Mm => Mm / ς - molový objem
Ar = ma / mu - relatívna atom. hmot. (mu atom. hmotnostná konštanta)
Mr = mm / mu - relatívna molekulová hmotnosť
Mm = Mr (x) . 10-3 kg. mol-1 - molová hmostnosť (Mm = M / n)
n = N / NA – látkové množstvo