TOPLINA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1.

Παρουσίαση με θέμα: "TOPLINA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 TOPLINA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

2 TEMPERATURA fizička veličina koja opisuje toplotno stanje tijela
TERMODINAMIČKA TEMPERATURA – osnovna SI veličina osnovna SI jedinica - KELVIN Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

3 TEMPERATURNE LJESTVICE
1. Kelvinova ili apsolutna temperaturna ljestvica T = 0 K najniža temperatura u prirodi T = 273,15 K ledište vode T = 373,15 K vrelište vode Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 2. Celzijeva temperaturna ljestvica t = 0o C ledište vode t = 100o C vrelište vode Veza temperaturnih ljestvica

4 TOPLINSKO DJELOVANJE 1. Toplinsko rastezanje tijela (jedna dimenzija, npr. žica) toplinska rastezljivost tvari Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 duljina na temperaturi t = 0o C duljina na temperaturi t 2. Toplinsko širenje tijela (tri dimenzije: duljina, širina, visina) toplinska širivost tvari obujam na temperaturi t = 0o C obujam na temperaturi t

5 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Tvar α pri 20 °C ·10−6 (°C)-1 Aluminij 23 Mjed 19 Beton 12 Bakar 17 Dijamant 1 Staklo 8,5 Zlato 14 Željezo 11,1 Olovo 29 Magnezij 26 Živa 61 Molibden 4,8 Nikal 13 Hrast 54 Bor 34 Platina 9 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Izvor: wiki

6 Materijal α pri 20 °C ·10−6 (°C)-1 PVC 52 Kvarc 0,59 Guma 77 Safir 5,3 Silicij 3 Srebro 18 Nehrđajući čelik 17,3 Čelik 11,0 ~ 13,0 Volfram 4,5 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

7 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
TOPLINSKO ŠIRENJE - PRIMJER Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

8 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
TOPLINSKO ŠIRENJE - PRIMJER Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

9 ANOMALIJA VODE Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 r
Gustoća vode najveća na T = 4 oC Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 4 T / oC V Voda zauzima najmanji obujam na T = 4 oC 4 T / oC

10 ANOMALIJA VODE

11 ANOMALIJA VODE - POSLJEDICE
r Led pliva Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 4 T / oC Zaleđena boca vode puca V Životinje u zaleđenom jezeru prežive 4 T / oC

12 PLINSKI ZAKONI Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

13 BOYLE - MARIOTTEOV ZAKON - IZOTERMNA PROMJENA STANJA
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 V za T = konst p V = konst.

14 RAD PLUĆA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
BOYLE - MARIOTTEOV ZAKON RAD PLUĆA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Strujanje zraka kroz dišne puteve obavlja se kroz udisaj i izdisaj. UDISAJ je posljedica kontrakcije vanjskih međurebrenih mišića koji podižu rebra, i kontrakcije ošita koji spušta dno prsnog koša čime se širi prsne šupljine. Povećanje obujma prsne šupljine širi pluća, širenje uzrokuje pad tlaka u plućima na vrijednost manju od atmosferskog te ulaz zraka u pluća.

15 GAY-LUSACOV ZAKON - IZOBARNA PROMJENA STANJA
za p = konst V = Vo (1 + g t ) obujam plina na temperaturi t = 0o C obujam plina na temperaturi t Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Eksperimentalno je ustanovljeno Toplinska širivost

16 GAY-LUSACOV ZAKON - IZOBARNA PROMJENA STANJA
p2< p1 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 p1 T Na niskim temperaturama plin mijenja agregatno stanje i plinski zakoni ne vrijede

17 ZGNJEČENA LIMENKA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
GAY-LUSACOV ZAKON ZGNJEČENA LIMENKA Limenka je prazna, ali isplahnuta vodom da se stvori malo pare. Iz posude vruće vode premjesti se u posudu hladne vode. Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 U hladnoj vodi temperatura plina u limenci se smanji. Vodena para u limenci naglo kondenzira. Tlak plina u limenci se smanji (zrak ne može ulaziti u limenku jer je pod vodom). Smanjenje tlaka dovodi do usisavanja vode u limenku, no ulazni otvor je mali, a smanjenje tlaka je toliko da atmosferski tlak izvana zgnječi limenku.

18 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
GAY-LUSACOV ZAKON “ZGNJEČENA “ VAGON CISTERNA Cisterne za prijevoz goriva konstruirane da mogu izdržati veći tlak stijenka je obično građena od 1 cm debelog čelika, ponegdje čak i deblja. No, zbog svoje velike površine (p = F/S) cisterna je kontrahirala tijekom hladne noći. Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

19 CHARLESOV ZAKON - IZOHORNA PROMJENA STANJA
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 V2 > V1 T za V = konst p = po ( 1 + g t)

20 Polijevanje balona tekućim dušikom
CHARLESOV ZAKON Polijevanje balona tekućim dušikom Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1

21 JEDNADŽBA STANJA PLINA
općenito složena prikazuje se plohom u trodimenzionalnom p-V-T dijagramu Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA Idealni plin (teorijski koncept): molekule zanemarivih obujama, međumolekulske sile zanemarene, sudari molekula i molekula s posudom savršeno elastični

22 JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA
Početno stanje Konačno stanje Izobarna u T izotermna Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA

23 AVOGADROV ZAKON Za sve plinove vrijedi:
jednaki obujmi u jednakim uvjetima (p, T) imaju jednak broj čestica Obujam plina Masa plina Broj čestica Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Množina tvari Obujam jednog mola Masa jednog mola Broj čestica u jednom molu Avogadrova konstanta

24 Za standardne uvjete: p = 101 325 Pa, T= 273,15 K
JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA – DRUGI OBLIK Za standardne uvjete: p = Pa, T= 273,15 K jednadžba stanja idealnog plina Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Uvodi se veličina OPĆA PLINSKA KONSTANTA R= 8,314 J mol-1 K-1 JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA

25 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA – TREĆI OBLIK JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Uz uvođenje Boltzmannove konstante

26 TOPLINSKI KAPACITET KRUTINA I TEKUĆINA
Količina topline potrebna za povišenje temperature za DT Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Specifični toplinski kapacitet Molni toplinski kapacitet

27 TOPLINSKI KAPACITET KRUTINA I TEKUĆINA
Količina topline potrebna za povišenje temperature za DT Fizička jedinica Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Specifični toplinski kapacitet Fizička jedinica Molni toplinski kapacitet Fizička jedinica

28 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Specifični toplinski kapacitet Tvar c J·kg−1·K−1 Zrak ( 25 °C) 1 012 Amonijak 4 562 Argon 523 Helij 5 237 Vodik 14 245 Dušik 1 038 Kisik 913 Voda ( 25 °C) 4 181 Živa 1 390 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Izvor: Strojarski priručnik

29 KOLIČINA TOPLINE Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Iz relacije za spec. topl. kapacitet Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Količina topline koju treba dovesti tijelu mase m i spec. topl. kapaciteta c da mu se temperatura povisi za DT

30 AGREGATNA STANJA Faza je homogeno stanje fizičkog sustava koja u svim dijelovima ima ista svojstva i granicom je odvojen od ostalih dijelova tvari. Fazni prijelazi - promjene agregatnih stanja – promjene molekulske strukture Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 kruto tekuće plinovito plazma rekombinacija ionizacija kondenzacija vaporizacija taljenje zaleđivanje sublimacija depozicija

31 PROMJENA AGREGATNIH STANJA
Voda, normirani uvjeti T/K C D vrelište 373,15 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 A B ledište 273,15 Taljenje leda Isparavanje vode Zagrijavanje leda Zagrijavanje vode Zagrijavanje pare

32 LATENTNA TOPLINA Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Voda, normirani uvjeti T/K C D vrelište 373,15 Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 A B ledište 273,15 L1 L2 Specifična toplina taljenja Specifična toplina isparavanja LATENTNA TOPLINA LATENTNA TOPLINA