Różnice w budowie cząsteczek
Gaz - cząsteczki gazu poruszają się chaotycznie między nimi jest duzo wolengo miejsca działają ze sobą tylko podczas zderzenia
Ciecz- cząsteczki cieczy poruszają się , między nimi jest mało wolnego miejsca , przyciągają się wzajemnie.
Ciało stałe- cząsteczki wykonują tylko dragania w miejscu , między nimi jest bardzo mało wolnego miejsca , bardzo mocno się przyciągają.
Gęstość substancji
substancji jednorodnych określana jako stosunek masy m do
objętości V: Gęstość ciał stałych można wyznaczyć przez
ważenie próbek o znanej objętości, przy wyznaczaniu gęstości
cieczy stosuje się areometry. Areometry wypełnione cieczą o
znanej gęstości mogą służyć do wyznaczania gęstości ciał
stałych. Przy wyznaczaniu gęstości gazów stosuje się metody
ważenia naczyń z gazem o różnym ciśnieniu gazu.
Gęstość większości substancji zmniejsza się wraz ze wzrostem
temperatury (jednym z wyjątków jest woda w temperaturze
poniżej 4°C). Zjawisko to wynika z rozszerzalności cieplnej ciał.
Podczas przemian fazowych gęstość zmienia się skokowo (w
temperaturze przemiany), podczas krzepnięcia zazwyczaj
wzrasta (najbardziej znanymi wyjątkami są woda, żeliwo, a z
pierwiastków bizmut, gal i german).
Energia wewnętrzna
Energia wewnetrzna Ew ciała to suma energi kinetycznych
chaotycznego ruchu wszytkich jego czasteczek oraz ich energi
potencjalnych wynikajacych z wzajemnego odziaływania
miedzyczasteczkowego.
Energia wew.ciała zmienia się podczas wykonywania pracy w
czasie ktorej pokonujemy siłe tarcia np.:ocieranie dłoni.
Ew ciała może ulec zmianie poprzez:
-wykonanie pracy;cieplny przepływ energii
Cieplny przepływ energii nastepuje od ciała cieplejszego do
ciała zimniejszego az do wyrownania temp.
Przewodniki-to ciala które bardzo dobrze przewodza ciepło
zaliczamy do nich metale.
Izolatory-to ciała które bardzo słabo przewodza ciepło np.:
styropian,cegła dziurawka,pustaki,bloczki betonu komorko-
-wego,pruznia,wata szklana.
Konwekcja-czyli unoszenie(zachodzi dla gazow i cieczy),
polega na unoszeniu się ogrzanych czasteczek gazow i cieczy
w gore.
Promieniowanie-jest wysyłane przez ciałao bardzo wysokiej temp:
słonce,zarowka zachodzi także w prozni.
/Ew=W+Q
/Ew-zmiana energii wew.
W-praca
Q-cieplny przepływ energii
Zmiana energii wew.ciała jest rowna sumie pracy wykonanej przez
siły zew. działajace na to ciało i energii przekazanej przez cieplny
przepływ energii.
Ciała stałe pod wpływem ogrzewania zwiekszaja swoja objetosc-
zjawisko to nazywamy rozszerzalnoscia temp. ciał stałych.
Ciepło - pierwsza zada termodynamiki
Energią wewnętrzną nazywać będziemy taką funkcję stanu, która jest sumą energii kinetycznej cząstek układu i
energii ich wzajemnego oddziaływania. Na tę sumę składają się energia kinetyczna ruchu postępowego cząstek,
ich ruchu obrotowego, energia ruchów i drgań atomów wewnątrz cząstek.
Energia mechaniczna może być zamieniana w energię wewnętrzną, zaś praca jest jednym ze sposobów zamiany
energii wewnętrznej układu. Wynika z tego, że taką samą zmianę energii wewnętrznej układu, objawiającą się
identyczną zmianą temperatury, można uzyskać przez ogrzewanie układu. Ten sposób zmiany energii
wewnętrznej będziemy nazywać ciepłem.
Ciepłem właściwym nazywać będziemy ciepło potrzebne na ogrzanie jednostkowej masy o jeden stopień.
Wielkość ciepła właściwego określamy przez stosunek pojemności cieplnej ciała do jego masy:
,
m
c q
przy czym pojemnością cieplną nazywać będziemy stosunek pobranego lub oddanego ciepła do odpowiadającej
mu zmiany temperatury:
.
T
q Q
Rozróżniamy ciepło właściwe cp przy stałym ciśnieniu układu oraz cV przy stałej objętości. Oba ciepła wiąże ze
sobą stała gazowa R:
c c R. p V
Ilością ciepła nazywać będziemy tę część energii wewnętrznej, która zostaje wymieniona między ciałami o
różnych temperaturach:
Q U.
Gdy do naczynia z gorącą wodą włożymy kawałek metalu, to po jakimś czasie temperatury wody i metalu się
wyrównają. Znając masę m metalu i oraz jego ciepło właściwe c i zmianę temperatury możemy obliczyć zmianę
energii wewnętrznej metalu spowodowana ogrzaniem:
Q mcT.
Jednak jeśli zmienimy energię wewnętrzną tego samego kawałka metalu przez pocieranie go to zmianę tej
energii obliczymy ze wzoru:
U W,
gdzie W jest włożoną pracą.
Uogólniając możemy zapisać I Zasadę Termodynamiki:
Zmiana energii wewnętrznej ciała lub układu ciał jest równa sumie wykonanej pracy oraz ciepła
wymienionego z otaczającymi ciałami:
U Q W.
Oto kilka przypadków wynikających z I Zasady Termodynamiki:
- Układ izolowany cieplnie (Q=0) - tzn. nie wymienia on ciepła z otoczeniem. Wtedy wykonanie
pracy nad układem W > 0, powoduje wzrost jego energii wewnętrznej U > 0. Wynika z tego, że I
Z.T. przybiera postać:
U W,
- Praca nie jest wykonywana (W = 0) - tzn. przy pobieraniu ciepła z zewnątrz Q > 0 towarzyszy
wzrost energii wewnętrznej U > 0, zaś przy oddawaniu ciepła Q < 0 mamy do czynienia z
maleniem energii wewnętrznej U < 0. I Z. T. Przybiera postać:
Q U.
- Układ, w którym U = 0, to taki, który jest izolowany termicznie i nie ma na nim wykonanej
pracy. Spełniony jest więc warunek: Q = 0 i W = 0 lub W >0 i Q < 0 lub W < 0 i Q > 0. I Z. T.
Przybiera postać:
W Q 0.
Zmiany stanu skupienia
Topnienie- przechodzenie substancji ze stanu stałego w stan ciekły. Energia dostarczana do ciała stałego powoduje pokonanie sił wiążących między cząsteczkami ciała stałego.
Krzepnięcie- przechodzenie cieczy w stan stały. Energia oddawana przez ciecz powoduje zmniejszenie prędkości cząsteczek, a siły przyciągania łączą je w ciało stałe.
Parowanie- przechodzenie cieczy w stan gazowy. Energia dostarczana do cieczy pokonuje siły przyciągania między cząsteczkami. Wrzenie to parowanie zachodzące w określonej temperaturze (temperaturze wrzenia ).
Skraplanie-przechodzenie gazu w stan ciekły. Ochłodzony gaz oddaje energię, zmniejsza się prędkość cząsteczek,siły przyciągania zbliżają cząsteczki.
Sublimacja- bezpośrednie przechodzenie substancji ze stanu stałego w gazowy z pominięciem stanu ciekłego.
Resublimacja- bezpośrednie przechodzenie substancji ze stanu gazowego w stały z pominięciem stanu ciekłego.
Temperatura wrzenia-temperatura w której substancja paruje w całej objętości, jest charakterystyczna dla danej substancji. Ciśnienie pary nasyconej nad cieczą osiąga wartość ciśnienia atmosferycznego.
Temperatura topnienia- temperatura, w której ciało stałe zaczyna zamieniać się w ciecz. Czyste chemicznie substancje mają stałą, określoną temperaturę topnienia.