hvor A er de ydre kræfters arbejde på systemet og Q er varmen tilført fra omgivelserne til systemet.

Transkript

1 !#" $ "&% (')"&*,+.-&/102%435"&6,+879$ *1')*&: or et system, hvor kun den termiske energi ændres, vil tilvæksten E term i den termiske energi være: E term A + Q hvor A er de ydre kræfters rbejde på systemet og Q er vrmen tilført fr omgivelserne til systemet. ;<"&!>?"& ACBED)HGJI)LKMGON PRQTS<U V>BXW Vrme er molekyler bevægelse. Dette betyder t når molekyler bevæger sig imellem hinnden er det vrme der forårsger dette. Når vrme og kulde mødes nedsætter det kolde element det vrme elements molekylere bevægelse mens det vrme element øger det kolde elements molekylere bevægelse. Det bsolutte nulpunkt er der hvor lting står helt stille og er defineret som 0K der er lig med C. Omregning fr kelvin til celsius sker ved t lægge til kelvin temperturen. Omvendt findes kelvin temperturen ved t trække fr celcius temperturen.!#"&y&x4 Z8'[$ " $ Den tilførte vrme Q til et system er proportionl med temperturtilvæksten T \ihkj l[mnc)f4o5d`c _O] \^]`_.b]xced8fgxc Q C T Hvis systemet består f et enkelt stof (f.eks. messing eller vnd), definerer mn stoffets specifikke vrmekpcitet med ligningen: C c hvor m er systemets msse m Side 1 f 6

2 <S<U V>B MSEN S ( I[B I2K N2B (HD).QTS<U V.B 8SEN S JI[B I Hvis der i systemet ikke forekommer nogen fseomdnnelse gælder det normlt t tilvæksten T stiger proportionlt med den tilførte vrme Q. Systemets vrmekpcitet kn hermed defineres ved: C "tilført vrme" T Q T!#"[$ "13Mn(!#">%X:%,6,!> *1')*&:4+`3M!#" Et stof optræder, ved forskellige temperturer smt tryk, i forskellige tilstndsformer (fser). Disse tilstndsformer kn være: fst stof, væske eller gs. Hvis der strtes med et fst stof og temperturen øges vil mn nå stoffets smeltepunkt. Det er ved dette punkt t der forekommer en fseovergng. Ved fseovergngen vil temperturen være konstnt indtil den komplette omdnnelse fr f.eks. fst stof til væske er sket. Se nedenstående grf (H 2 O): Et stof i en bestemt fse: Hvis der tilføres vrmen, Q, vil stoffets tempertur stige. r tidligere ( Q t C Q m c) ved vi t: m c T C T og Nogle stoffer hr forskellige specifikke vrmekpciteter i forskellige fser, f.eks. H 2 O. Side 2 f 6

3 Ved fseovergngen er den tilførte vrme propotionl med mssen f den stofmængde der skifter fse: Q m L Ved smeltning er følgende givet: E term m L ormlen kn dog ikke bruges ved fordmpning d der ved en fordmpning sker krftige udvidelser. Disse udvidelser f stoffet udfører et rbejde på omgivelserne og derved går en del energi tbt.? )% (')!#" $ (' Et fysisk system er vrmeisoleret fr omgivelserne så den tilførte vrme er nul. Omgivelsernes rbejde på systemet ntger vi også er lig nul. Hermed fås: E term 0 Systemet består f tre dele: klorimeterskål, vnd og et lod. Derfor består den termiske energi f systemet f systemets tre dele. Energitilvæksten bliver nul d vi hr et isoleret system. Derfor kn følgende skrives: E skål + E vnd + E lod 0 De enkelte værdier er opstillet herunder: t 1 "fællestempertur for vnd og skål inden nedsænkning f lod" t 2 "fællestempertur for vnd, skål og lod efter nedsænkning f lod" t lod "loddets tempertur 100 C" E lod m lod c lod t 2 t lod ftgende d vndet er under 100 C E vnd m vnd c vnd t 2 t 1 E skål m skål c messing t 2 t 1 Dette indsættes i E skål ( ) m skål c messing t 2 t 1 + E vnd + E lod 0 + m vnd c vnd t 2 t 1 + m lod c lod t 2 t lod 0 Side 3 f 6

4 C$DEHG Tryk er defineret som: p Dette betyder t desto mindre rel desto større tryk. Dette ses også f nedenstående figur: "!$#% &')(+*,.-0/1/2*43"5! /26#87 9:!#<; &'>(*4- /?/@*53,4! /AB#%;"7 Atmosfærens tryk måles som brometerstnden. Den betegnes med B. Et meget hyppigt nvendt brometer er kviksølvbrommeteret der udgør et uformet rør med en lukket og åben ende. Trykket i den lukkede ende f røret er lig med nul mens rørets åbne ende påvirkes f en krft. I gennemgngen herunder er det meningen t finde frem til trykket ved et given højde f væskesøjlen. Søjlens rumfng er givet ved: V h hvor er væskesøjlens tværsnitsrel Væskens mssefylde kldes ρ. Væskesøjlens msse er derfor: m ρ h Tyngdekrften på væskesøjlen er m g, hvor g er tyngdeccelertionen. Derfor er tyngdekrften følgende: ρ h g Hvis dette sættes ind i formlen for tryk p følger det t: p ρ h g ρ h g Side 4 f 6

5 Som det ses f ovenstående formel vil kviksølvstnden være ufhængig f hvilket tværsnitsrel søjlen hr. Vi tler normlt om trykket ngivet i mm Hg og vi omregner ltså ikke til en nden enhed. Der er dog nogle problemer med mm Hg d den fhængder f temperturen (mssefylden ændrer sig) og tyngdeccelertionen som er 9.82 m i Dnmrk. Derfor hr mn indført enheden torricelli (torr) der er lig 2 sec enheden mm Hg, når temperturen er 0 C og tyngdeccelertionen ntger den interntionle stndrd på m kg D kviksølvs mssefylde er sec m 3 ved 0 C kn følgende vedtges: torr kg 10 3 m m m 3 sec 2 1torr P ølgende gælder ved omregning: br 10 5 P mbr 10 2 P tm 760torr torr mm Hg ved 0 C og g m s 2 1 tm (tmosfære) svrer til normlt lufttryk. HD!#"%$&! D('%)+*-,.! Når mn f.eks. pumper sin cykel stiger temperturen på selve dæk og cykelpumpe. Mn udfører ltså et rbejde på en gs. Vi ved t p og dermed bliver: p Hvis et stempel trykkes Ds indd, får vi dette udtryk for rbejdet der udføres på gssen: A s p s Stemplets rel flyttes længden Ds og hermed er gssens volumen blevet formindsket med s. Tilvæksten for rumfnget er derved følgende: V s Smmenlignes dette med udtrykket for rbejdet og sættes derindi fås følgende: A p ( V) Arbejdet er positivt d ρ er positiv og V er negtiv Arelet under en (V,p)-grf ngiver rbejdets størrelse og kn ltså bestemmes ved hjælp f et bestemt integrle. Side 5 f 6

6 ! #"%$&'$ (*)#+-, r tidligere (eksemplet med brometeret) ved vi t trykket fr væsken over et punkt i dybden h er defineret således: p væske ρ væske g h D luftens tryk også presser på vndoverflden (princippet i et brometer) gælder: p B + ρ væske g h Hvis væsken er i hvile vil trykket for den givne højde være ens i lle retninger, idet der ellers ville forekomme en strømning mod det lveste tryk. Arkimedes lov gælder for en hvilken som helst genstnd men vi vil herunder udlede den ved hjælp f en ksse. Kssens tværsnitsrel kldes A, dens højde h og væskens mssefylde kldes ρ væske Opdriften på kssen defineres således: op Indsættes udtrykkene for 2 ρ væske g h 2 A op ( ρ væske g h 2 A) + ( ρ væske g h 1 A) ( ) op ρ væske g h 2 h 1 A ( ) og 1 ( ρ væske g h 1 A) fås følgende: op ρ væske g h A op ρ væske g V Ovenstående formel giver os rkimedes lov? Opdriften ( op ) på et legeme, der er nedsænket i en væske, er lige så stor som (og modst rettet) tyngdekrften t på den fortrængte væskemængde. Kn dog også skrives sådn: Et legeme der er nedsænket i en væske bliver i væsken det lettere som den fortrængte væskemængde vejer. Tg dog ikke fejl - legemet (tingen) vejer ikke mindre, men i forhold til omgivelser vil det føles lettere. Side 6 f 6