Lataa: Lämpöoppi-kertaus-koko

Lämpöoppi
Termodynaaminen systeemi ja lämpötila
• Tilanmuuttujat
• Lämpötila-asteikot
paine
• määritelmä
• Ilmanpaine po=101,3 kPa
• Hydrostaattinen paine, ph  gh kokonaispaine p  p0  gh
Esimerkki. Säiliön sisällä kaasun paine on 1,5 bar. Säiliön
ympyränmuotoisen kannen halkaisija on 40 cm. Kuinka suuri on
oltava kannen ja sen päälle asetettavan painon massa, jotta kansi
pysyy paikallaan? Ympärillä normaali ilmanpaine.
Kanteen aiheutuu voima paine-erosta
p=pp0=1,5 bar 1,013 bar= 0,487 bar = 48700 Pa
Kanteen kohdistuva voima:
p
F
, F  pA  pr 2  48700 Pa  (0,20m) 2  6119,8...Pa
A
Kannen painon on oltava tämän voiman suuruinen
F=G=mg, josta
G 6119,...N
m 
 623,...kg  620kg
2
g 9,81m / s
Työ, teho, energia
•
•
•
•
Fysikaalisessa työssä energia muuttuu muodosta toiseen.
Työ W  Fs (siirtotyö), nostotyö W  mgh
Potentiaalienergia E=mgh ja liike-energia E  1 mv2
2
Teho P  W kuvaa työntekemisen (energia muuttumisen
nopeutta)t
Lämpö ja siirtymistavat
• Lämpö on systeemistä toiseen siirtyvää lämpöenergiaa
• Lämpöenergia aiheutuu rakenneosien liike-energiasta.
• Lämpötila kuvaa keskimäääristä lämpöliikkeen voimakkuutta
Siirtymistavat:
• Johtuminen
• Konvektio (kuljettuminen)
• säteily
Lämpölaajeneminen
• Pituuden lämpölaajeneminen
l  l0 T
Pituuden muutos:
Kokonaispituus: l  l0  l  l0  l0T  (1  T )l0
• Pinta-ala: A  l0T , kiinteät aineet 2
• Tilavuus: V  V0T
Kaasujen tilanyhtälöt
• Kaikkia kaasuja kuvataan ideaalikaasumallilla, joka pitää hyvin
paikkansa korkeassa lämpötilassa ja alhaisessa paineessa.
pV
• Yleinen tilanyhtälö: T  vakio
• Ideaalikaasun tilanyhtälö:
pV  nRT
Erikoistapaukset (ei MAOL:ssa, voi johtaa yleisestä tilanyhtälöstä)
• T= vakio, Boylen laki: pV=vakio
• V=vakio, Charlesin laki: p  vakio
T
• P=vakio, Gay-Lussacin laki:
V
 vakio
T
Olomuodot ja niiden muutokset
• Kiinteä, neste, kaasu. Muutosten nimet: sulaminen,
höyrystyminen, jähmettyminen, tiivistyminen
• Faasikaavio: sulamis- ja kiehumispistekäyrät; kolmoispiste ja
kriittinen piste
• Höyry  kaasu
• Kylläinen höyry
• Haihtuminen  kiehuminen
Energia ja olomuotojen muutokset
• Lämpökapasiteetti
C
Q
T
– Kappaleen ominaisuu
– Q = systeemien välillä siirtyvä lämpömäärä
• Ominaislämpökapasiteetti
c
C
m
– Aineen ominaisuus (taulukoitu)
– Johtaa kaavaan: Q  cmT
• Ominaissulamislämpö: sulmamislämpö Q=sm, missä
s= ominaissulmaislämpö
• Ominaishöyrystymislämpö:
höyrystymislämpö Q= rm, missä r = ominaishöyrystymislämpö