KU TASAKAAL U VRRAND Indrek PEIL 14 Oktoober

KU TASAKAAL U VÕRRAND © Indrek PEIL, 14. Oktoober 2000 Saaremaa Ühisgümnaasium

Soe või külm n Keha soojendatuse astet iseloomustab TEMPERATUUR n tähis valemites n mõõtühik n 1°C t (Celsiuse kraad) . mõõdetakse termomeetriga

Soojuslik tasakaal n n n Erinevalt soojendatud kehade kokkupuutumisel hakkab soojus ühelt kehalt teisele edasi kanduma Soojus suundub kuumemalt kehalt külmemale Soojus kandub seni, kuni temperatuurid võrdsed tt==100 80 °C 60 °C n n SOOJUSLIK TASAKAAL soojus tt==60 30 0 °C °C Kui temperatuurid saavad võrdseks, siis saabub soojuslik tasakaal Lõpuks saab kõikjal temperatuur ühesuguseks

Soojus ja siseenergia n Soojus on seotud molekulide liikumisega u mida kiirem liikumine, seda soojem u Mida kiiremini liiguvad molekulid, seda suurem on selle keha siseenergia. n n Soojus on osa siseenergiast (ära unusta, et siseenergia sõltub ka molekulide vahekaugusest!) Soojuse üleminek tähendab siseenergia edasikandumist tt==100 60 °C °C SOOJUSLIK siseenergia tt==60 0 °C °C TASAKAAL

Soojushulk n n Soojema keha molekulid liiguvad kiiremini ja tema siseenergia on suurem kui külmemal Soojenemine tähendab siseenergia suurenemist Jahtumisel antakse osa siseenergiast ära. Siseenergia muutust nimetatakse soojushulgaks Q=DU n n mõõtühik 1 J (džaul) Soojenemisel keha saab mingi soojushulga Jahtumisel annab mingi soojushulga ära

Kui suur on soojushulk? n Keha soojenemisel või jahtumisel üleantav soojushulk on seda suurem, mida suurem on u temperatuurimuutus n Dt = t 2 – t 1 u keha mass m u keha erisoojus c , mis sõltub keha materjalist Kehtib valem Q = mc. Dt

n Positiivne või negatiivne Kehtib valem Q = mc(t 2 – t 1) n Kui keha saab soojust, siis temperatuur tõuseb t 2 > t 1 t 2 – t 1 > 0 soojushulk on siis positiivne Q > 0 n ning Kui keha annab soojust siis on soojushulk negatiivne Q n <0 Soojushulga märk näitab, mis suunas soojus kandub

n n Kehtib jäävusseadus Soojushulk on osa siseenergiast Energia on jääv, seda ei saa juurde tekkida ega kaduma minna Ka soojushulk on jääv: kui üks keha annab mingi soojushulga (negatiivne), siis teine saab täpselt sama suure soojushulga (positiivne) Kokkuvõttes siseenergia ei muutu, st. positiivsete ja negatiivsete soojushulkade summa on 0: Q 1 + Q 2 = 0 n Kui üle kahe keha vahetavad soojust, kehtib sama Q 1 + Q 2 + Q 3 +. . . = 0

Soojusliku tasakaalu võrrand n n Võimaldab kirjeldada ja uurida soojuse ülekandumise protsessi Lähtub (sise)energia jäävuse seadusest Q 1 + Q 2 + Q 3 +. . . = 0 n n Eeldab, et protsessi lõpuks saavutatakse soojuslik tasakaal ja kõikidel kehadel on sama temperatuur Mis suunas soojus kandub, näitab soojushulkade märk (positiivne või negatiivne)

Ülesannete lahendamine n Pannakse kirja kõik üleantavad soojushulgad Q 1 = mc(t 2 – t 1), Q 2 = …, … n n n Meeles peetakse, et lõpptemperatuur on kõikidel kehadel sama Osa soojushulki võivad väljenduda teistsuguste valemitega (sulamine, aurumine, põlemine…) Kirjutatakse välja soojusliku tasakaalu võrrand Q 1 + Q 2 + Q 3 +. . . = 0 n Lahendatakse võrrand ja leitakse otsitav

Näide: kahe veekoguse segamine Soe vesi m 1 = … t 1 = … Külm vesi m 2 = … t 2 = … Lõpptemperatuur t 3 = ? n Kirjutame välja soojushulgad (alati lahutame lõpptemperatuurist algtemperatuuri) Q 1 = m 1 c(t 3 – t 1), n n Q 2 = m 2 c(t 3 – t 2) Kirjutame välja soojusliku tasakaalu võrrandi Q 1 + Q 2 + = 0 ehk m 1 c(t 3 – t 1) + m 2 c(t 3 – t 2) = 0 Lahendame selle võrrandi ja saamegi kätte t 3