10. osztályos fizika összefoglaló tétel

• p1´V1 ‗ p2´V2
• T1 T2

Az ideális gázok állapotegyenlete kifejezhető az R gázállandó segítségével, és tetszőleges állapotában megadja az összefüggést az állapotjelzők között.

p´V = n´R´T; R = 8,31 J/mol´K

5. Szilárd testek és folyadékok hőtágulása

Szilárd testek hőtágulása

Szilárd testek hőmérsékletváltozás által okozott térfogatváltozása lényegesen kisebb mértékű, mint a gázoké. Szilárd anyagok térfogatváltozása függ a hőmérséklet változásától, a kiindulási térfogattól és az anyagi minőségtől. A szilárd testek térfogati hőtágulásának képlete: DV = 3a´V0´Dt vagy Vt = V0(1+3a´Dt)

• Lemezek hőtágulása: Lemezek esetén a térfogatváltozás döntő hányadát a lemez felületének növekedése okozza.
  • Szilárd testek területi hőtágulása: DA = 2a´A0´Dt vagy At = A0(1+2a´Dt)
• Huzalok hőtágulása: A huzalok esetében a térfogatváltozás döntő részét a huzal hosszának a változása adja.
  • Szilárd testek lineáris hőtágulása: Dl = a´l0´Dt vagy lt = l0(1+a´Dt)

Folyadékok hőtágulása

Mivel a folyadékok nem rendelkeznek önálló alakkal, ezért csak térfogati hőtágulásról beszélhetünk. A folyadékok térfogatváltozása függ az anyagi minőségtől a kiindulási térfogattól és a hőmérsékletváltozástól.

• Folyadékok térfogati hőtágulása: DV = b´V0´Dt vagy Vt = V0(1+b´Dt)

Hőmennyiség

A testek által felvett vagy leadott hő a test belső energiáját változtatja meg.

• Felvett hő: +Q belső energia ® nő
• Leadott hő: -Q belső energia ® csökken

A fűtésre fordított hő egyenese arányos a fűtött tömeggel és a hőmérsékletváltozással. Q~m; Q~Dt.

Hőkapacitás

Q/T = állandó. Ez a testeket jellemző mennyiség, amit hőkapacitásnak neveztek el.

• Jele: C
• Kiszámítása: C = Q/Dt = m´c

A hőkapacitás az anyagi halmazok hőtároló képességét jellemzi. A hőkapacitás függ az anyagi halmaz tömegétől is.

Fajhő

Az egységnyi tömegre eső hőkapacitás a fajhő ( fajlagos hőkapacitás).

• Jele: c
• Kiszámítása: c = Q/m´Dt

Jelentése az ahhoz szükséges hőmennyiség, amely 1kg tömegű anyagi halmaz hőmérsékletét 1 Kelvinnel emeli. A fajhő anyagi állandó, vagyis csak az anyagi halmaz minőségétől függ.

Különböző anyagi halmazok kölcsönhatásában az egyik anyagi halmaz által felvett hő megegyezik a másik anyagi halmaz által leadott hővel. Ezt termikus kölcsönhatásnak nevezzük: Q fel = Q le.

6. Kinetikus gázelmélet

A kinetikus gázelmélettel értelmezni tudjuk a gázok nyomását. Az edény falába ütköző és onnan visszapattanó részecskék lendületváltozást szenvednek. Ez a falnak a részecskékre kifejtett erejéből adódik, ennek a reakcióereje hozza létre a nyomást. A kinetikus gázelmélet új megvilágításba helyezi a hőmérsékletet is. Megállapítása szerint a részecskék átlagos mozgási energiája a tökéletes gázban, az abszolút hőmérséklettel arányos, és független a gáz anyagi minőségétől.

• Képlettel kifejezve: 1/2mr´V02 = 3/2k´T
• Ahol a k a Boltzmann-állandó: k = 1,38´10-23J/K.

Stern kísérlete alapján megállapíthatóvá vált a részecskék sebességeloszlása. Vagyis kísérleti úton megállapítható, hogy az összes részecske hány százaléka esik egy-egy sebességtartományba. Magasabb hőmérsékletek felé tartva, érezhetően megnő az egyre nagyobb sebességtartományokba eső részecskék száma. A részecskék sebességeloszlásához hasonló képet mutat energia-eloszlásuk is. Bevezetjük a szabadságifok fogalmát. Ez azt jelenti, hogy az anyag és részecskéinek energiája hány részből tehető össze.

Az ekvipartíció tétele szerint, amely az energia egyenletes eloszlásának törvénye, a gázmolekula minden egyes szabadsági fokára 0,5k´T átlagos kinetikus energia jut.

7. A hőtan főtételei

A termodinamika első főtétele

Egy anyagi rendszer belső energiájának megváltozása egyenlő a közölt hő és a rendszeren végzett mechanikai munka előjeles összegével.

• Képlettel kifejezve: DEb = Q+Wk
• Az anyagi halmazok rendezetlenségének leírására bevezettek egy állapotjelzőt: entrópia
• Jele: S

A termodinamika második főtétele

A természetben külső behatások nélkül mindig a hőmérséklet kiegyenlítődésére irányuló folyamatok zajlanak le: azaz a hő magától nem kerülhet az alacsonyabb hőmérsékletű helyről a magasabb hőmérsékletű helyre.

A termodinamika harmadik főtétele

Az abszolút nulla fok (0 K) nem érhető el.