25.C Schéma přednášky 2: Vlastnosti plynů-pokračování & první věta termodynamiky Snímek 1 : Vliv teploty Co kdybychom při neměnném množství (píst nepropouští molekuly) a vnějším tlaku (jde zajistit snadno) začali plyn zahřívat? J. Dalton na zač. 19. století demonstroval, že všechny jím zkoumané plyny a páry se při zahřátíz jedné teploty na jinou rozpínaly o stejně velký objem Joseph Louis Gav-Lussac v přednášce pro Francouzský Národní institut v r. 1802 tento objev potvrdil, ale připsal jej nepublikované práci Jacquese Charlese z r. 1780. Snímek 2: Cesta k Charlesovu zákonu Jacques Charles + bří Robertové - první H balón - srpen 1783 Z místa nynější Eiffelovy věže, v zástupu i Benjamin Franklin Balón malý, 35 m3, nosnost 9 kg Naplněn H vyrobeným nalitím % tuny H2SO„ na půl tuny Fe pilin. Do balónu veden Pb trubkami bez chlazení. Problém zcela naplnit balón. H vznikal horký, ale v balónu chladnul a smršťoval se. Každý den vycházely věstníky o stupni naplnění Zástupy přihlížejících byly tak velké, že v noci před vypuštěním byl balón tajuně převezen o 4 km dále. Balón letěl na S 45 minut, sledován jezdci na koních Přistál o 21 km dále ve vesnici Gonesse, kde vystrašení rolníci balón zničili vidlemi a noži. Tabule 1: Vliv teploty-zápis zákonů Charlesův zákon Guy-Lussacův zákon Objem p=konst. Teplota Tlak V=konst. Teplota Lineární závislost je přibližná, platí tím přesněji čím ??? více se tlak plynu blíží nule. Tabule 2: Teplota - seřazení • T je tzv. termodynamická teplota v K, • O je tzv. Celsiova teplota ve °C • Co jeT? Intutitivně míra horkosti-studenosti. Vyšší T Nižší T -4 Energie Jdkd teplo (O) Stejná T / 1 Žádný tok tepla Nižší T Vyšší T \ I. ./ Diatermická přepážka Snímek 3 - nultá věta TD Obsah nulté věty termodynamiky: Vlastnost tepelné rovnováhy mezi dvěma tělesy je tranzitivní (přenositelná na další dvojici těles) 25.02.2016 Snímek 4-Je nultá věta TD triviální? • Je obsah nulté věta termodynamiky triviální samozřejmostí? • Dříve se to předpokládalo, proto věta nebyla zprvu zařazena mezi termodynamické zákony • Protože se ukázala jejízásadnost, později zařazena před první větu TD jako nultá věta. Tabule 3: Měření teploty I. Teplotní rovnováha mezi dvěma tělesy je přenositelná na libovolnou další dvojici těles -> skupiny těles v tepelné rovnováze. O skupině těles v tepelné rovnováze říkáme, že mají stejnou teplotu. První teplotnístupnice? 1724, německý fyzik Gabriel Fahrenheit, pomocí tří bodů 0 °F ■ - 17.8 °C, nejnižší v té době dosažená teplota (mrazící roztok NH4CI+H20+Ied, 1:1:1). NH„CI nasypaný na povrch ledu při teplotě vyšší nežO°F rozpustí část ledu a ustálí se v rovnováze na teplotě 0°F nezávisle na původní teplotě složek. 32 °F-bod tání ledu 98 °F - teplota lidského těla. Dnešní definice stupně Fahrenheita: pomocí bodu tání a varu H20 (rozdíl 180 »F). Použití v USA. 'ody! Tabule 4: Měření teploty II. 1742, Anders Celsius, stodílkovou teplotní stupnici. Obrácená vůči původní, bod varu vody měl 0 a bod tuhnutí +100 stupňů. Do nám známého tvaru ji obrátil roku 1745 Carl von Linné. Tabule 5: Absolutní teplotní stupnice Koncept existence absolutního teplotního minima: 1848, skonský fyzikem William Thomson (šlechtickým jménem lord Kelvin ). 15 let-pojednání o vedení tepla Do šl. stavu povýšen a materiálně zajištěn díky osobnímu podílu na kladení transatlantických kabelů. Jak asi na tuto myšlenku přišel, uvážíme-li, že v této době již byl 7nám ?Aknn Rnhprfc? Bovlp? 273(.15)°C -273(.1S)"C X Topcnturt <°C> Tarpa*n« <°C) Experiment: Teploty nižší než -273.15 oC nelze dosáhnout. Pozoruhodné jevy v blízkosti abs. nuly._ Snímek 5: Propojení zákonů p-T, p-V, V-T • Tlak roste s teplotou • A současně klesá s objemem • Lze propojit přenesením červených přímek na plochu, která pokryje i závislost na V • Tj. ze dvou funkcí jedné proměnné vyrobím jednu funkci dvou proměnných. • Podobně lze přenést na plochu i modré hyperboly / černé přímky. Snímek 6: Změna množství plynu? Co když změním množství plynu? Amedeo Avogadro (italský fyzik, původně právník !), 1811, hypotéza: dva vzorky ideálního plynu o stejném V a T obsahují stejný počet molekul. Propojil Daltonovu atomovou hypotézu s Guy-Lussacovým pozorovnáním že reagují-li dva plyny, pak objemy reaktantů vedoucích k produktu jsou v celočíselných poměrech (Dalton Guy-Lussacovu práci odmítal). = označení litru v arm 2 - ^r; lA^bb^AAO AöqkcAy ctWw> ml^lcř 4e^o^e, - v/^lucíu^ - WaW^C ^c/U%^ 6ÍJL V- vedách IJ^J^Í Stilus . If^uidpuižccä^ v>Lu^uJ ľ Q J, i 0 <ď pviiařjisuí' cWíľ ľľxj/cwc*, [ L u Tie* !*& \ <* Or / 1 \ L U (J i ^-^ — Dc* ^ (Ö cic? S. \2) ^-/a>. ^/ooj n^í/'t'ŕ' • ( ■ v ^(si/ii £>b.ut? £iL^,ok/ ■pu^féJc.ťT i.,^' \ P * * 1 " l T*--* 1 >^ I X ŽI j M IHK 4 IfC' WO? D i «i íl ■ - . m,, / 1/ QlŕQlA, Itfjpľ, \MUjfiutSL. ^-WGt. ' Uferte - jC^QťiHr 1 cnHHU^V Al; . ci;ť0^sA ZAS. fWŕf r] c/ (C ■LPlgy TT)