1 / 19

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig)

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig). Dr. Inzelt György egyetemi tanár Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Fizikai Kémiai Tanszék. Korai idők kronológiája.

lisle
Download Presentation

Az energia, az energiaváltozás és az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete (a hőtantól a termodinamikáig)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Az energia, az energiaváltozásés az energiaátalakítás fogalmának fejlődéstörténete(a hőtantól a termodinamikáig) Dr. Inzelt Györgyegyetemi tanár Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Fizikai Kémiai Tanszék

  2. Korai idők kronológiája i.e. 250000 év tűzgyújtás – hőfejlesztés dörzsöléssel spontán tűz villámcsapás által i.e. 7000-10000 év sütés – főzés, cserépégetés, fémmegmunkálás i.e. IV. század Arisztotelész(i.e. 384-322) őselemek; a 4 közül az egyik a tűz (ősanyag + meleg és száraz), dynamisz (erő), energeia (mozgási energia) Kína: Írások könyve „A Nagy Szabály” c. fejezet: 5 elem, „Az első a víz, a második a tűz…” Ellentétpárok (jin és jang) hideg – meleg Görög és kínai: az uralkodó rend sok, kis állandóan mozgó, egymással kölcsönhatásban álló részekből alakul ki. Héron: Pneumatika (levegő és légnyomás) pneuma (sztoikus természetfilozófia): tüzes lélegzet, a világot betöltő változékony erő. Hőanyag, mozgás, rend, energia

  3. Korai idők kronológiája T. Lucretius Carus(i.e. 97-55) római filozófus-költő „A természetről” De Rerum Natura „Nézd ugyanis valahányszor réseken által Ontja homályosb részibe a háznak be sugarát: Látni fogod, hogy szerte az űrben mennyi parányi Test pezseg a fénylő napsugárnak közepette.” Tyndall – jelenség John Tyndall (1820-1893)

  4. 1500 évvel később (XVII. sz.) A hőmérséklet, a nyomás és a gáztörvények Galileo Galilei (1564-1642) vákuum, légnyomás Evangélista Torricelli (1608-1647) légnyomás és mérése, „funiculus” Blaise Pascal (1623-1662) Pa egység Otto von Guericke (1602-1686) magdeburgi féltekék – vákuum Robert Boyle (1627-1691) Sceptical Chemist, ír nemes, Oxford, gazdag Robert Hook (1635-1703) Hook – törvény, légszivattyú Boyle – Mariotte törvény: PV = állandó Boyle csak idézte 1662-ben kiadott könyvében Richard Towneley (1629-1668) megállapítását, aki viszont Henry Power (1623-1668) kísérleteit és következtetéseit használta fel. Edmé Mariotte (1620-1684) könyve 1679 Isaac Newton: Principia II. kötet: a nyomás és a térfogat közötti összefüggés a részecskék egymás közötti rövidtávú kölcsönhatásából következik. Santorio Santorii (1561-1630) az első hőmérő 1612. Ez és Galileié is nyomásérzékenyek voltak.

  5. Guillaume Amontons (1663-1705) az első megbízható hőmérő Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1734) folyadékos hőmérő Anders Celsius (1701-1744) hőmérsékleti skála 1742. Joseph Louis Gay - Lussac (1778-1850) p ~ T (V = állandó), V ~ T ( p = állandó) Gay – Lussac vagy Charles törvény [→ Peter G. Tait (1831-1901) skót fizikus; Jacques A.C. Charles (1746-1823) is francia volt!] Gay – Lussac: gázreakciók térfogati törvénye  Amadeo Avogadro (1776-1856): minden gáz azonos térfogata, állandó hőmérsékletenés nyomáson azonos számú molekulát tartalmaz. 1811 Nem figyeltek fel rá. Stanislao Cannizzaro (1826-1910) 1858 Avogadro elmélet magyarázata Julius Lothar Meyer (1830-1895): „Mintha hályog esett volna le a szememről, a kétségek eltűntek, és helyükre lépett a bizonyosság békéje.” Egyesített gáztörvény: PV = nRT A hőmérséklet fogalma és mérhetősége.

  6. A hő mint a részecskék mozgása, az energia A kinetikus elmélet (részecskék mozognak) Daniel Bernoulli (1700-1782) „Hydrodynamika” c. könyve 1738. p ~ v2 gázok hőmérséklete a részecskék mozgásából származik Leonard Euler (1707-1783) v = 477 m s-1 Christian Huygens (1629-1695) rugalmas ütközésben Σmv őrződik meg Gustave Gaspard de Coriolis (1792-1843) mozgási energia ½ m v2. Thomas Young (1773-1829) energia a vis viva (eleven erő, életerő) helyett William J.M. Rankine potenciális (helyzeti) és kinetikus (mozgási energia) Lord Kelvin (William Thomson 1824-1907, Baron Kelvin of Largs) - kinetikus energia K fok, „thermo-dynamic” 1849. termodinamika James Watt (1736-1819) munka gőzgép

  7. Hőanyag vagy mozgási energia? I. Francis Bacon (1561-1626) a hő az anyagi részecskék mozgásának egyik formája 1620. „Novum Organum” [Francis Thomas Bacon (1904-1992) – pórusos gázdiffúziós elektród, első alkalikus tüzelőanyag cella – Apolló űrhajó] Caloricum (hőszubsztancia) – minden anyagban jelenlevő rugalmas folyadék Joseph Black (1728-1799) – kaloriméter: a hőmérséklet mérésével a hő mennyisége meghatározható, hőkapacitás, különbségtétel a hő és a hőmérséklet között. Nicolas L. Sadi Carnot (1796-1832) 1824. Lord Kelvin: „a tudománynak adott korszakalkotó ajándék”, hőerőgépek, gőzgépek hatásfoka (η) nyomás – térfogat diagram, Carnot ciklus, termodinamikai reverzibilitás

  8. Hőanyag vagy mozgási energia? I. Jean B.J. Fourier (1768-1830) hővezetés egyenlete – Fourier sorok Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) Pierre Simon Laplace (1743-1827) „Értekezés a hőről” 1783. „A tudósok véleménye megoszlik a hő természetét illetően. Sokan úgy vélik, a hő fluidum, amely szétoszlik a természetben, és aszerint járja át a testeket, hogy milyen a hőmérsékletük, és mennyire képesek a hő megtartására… Más tudósok szerint a hő az anyagot alkotó részecskék észrevehetetlen mozgásának az eredménye… Nem kívánunk dönteni a két hipotézis között.”

  9. Hőerőgépek, gőzgépek Az ipari forradalom Kulcskérdés: a hőt minél nagyobb hatásfokkal munkává alakítani Denis Papin (1647-1714) egydugattyús gőzgép Thomas Savery (1650-1715) gőzszivattyú Thomas Newcomen (1663-1729) „vasangyal” „tüzesgép” James Watt kondenzációs gőzgép (kazán-munkahenger-gőzsűrítő) 1769. Richard Trevithick (1771-1833) 1803. ez első gőzmozdony George Stephenson (1781-1848) tökéletesített gőzmozdony Hol van Wattnak illetve Stephensonnak szobra Budapesten? (A Keleti pályaudvar falfülkéjében.)

  10. Hőerőgépek, gőzgépek Robert Fulton (1765-1815) gőzhajó 1814. Joseph Cugnot (1725-1804) gőzkocsi Benoit Pierre Émile Clapeyron (1799-1864) tette ismertté Carnot munkáját Kelvin: abszolút hőmérsékleti skála a Carnot – ciklus alapján Rudolf Diesel (1858-1913) „Theorie und Konstruktion eines rationallen Warme – Motors” 1893. „Vas sínen a gőzgép nagy terhet vonva közeleget, … Testem is hőanyt likacsin már veszteni kezdi.” Arany János: „A reggel – Természetrajz” 1881.

  11. Hőanyag vagy mozgási energia? II.A hőanyag elmélet bukása, a kinetikus elmélet diadala Mihail Lomonoszov (1711-1765) „Elmélkedések a meleg és a hideg okáról” 1750. „a meleg az anyag belső mozgásával van összefüggésben… a belső mozgás alatt az anyag érzékelhetetlen részeinek helyváltoztatását értjük.” Humphry Davy (1778-1829) „Értekezés a hőről, a fényről és a fény kombinációjáról” 1799. „a caloricum nem létezik” Benjamin Thompson, Rumford grófja (1753-1814) a híres ágyúfúrási kísérlet, 1798. Royal Society előadás „a súrlódás által létrehozott hő kimeríthetetlen…, ezért a hő nem lehet anyagi természetű…, hanem az a mozgás egyik formája”

  12. Az energiamegmaradás törvénye Julius Robert Mayer (1814-1878) A munka és a hő egymásba alakítható, az energia megsemmisíthetetlen. James Prescott Joule (1818-1899) Joule egység a hő (Q) és a munka egymásba alakítható Q ~ I 2Rt I – áramerősség, R – ellenállás, t - idő Joule – Thomson – hatás → hűtőgépek William R. Grove (1811-1890) „On the Correlation of Physical Forces” - tüzelőanyag-cella 1839.

  13. Az energiamegmaradás törvénye A termodinamika főtételei 2. főtétel – Carnot, Kelvin (1852) – az energia disszipációja, irreverzibilis folyamatok 1. főtétel – Mayer Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822-1888) entrópia: trope (görög, átalakulás) + en (be) Verwandlung = átalakulás, átváltozás „A világ energiája állandó, az entrópia a maximumra törekszik.” 1850. „hőhalál” elméletek 3. főtétel – Walther Nernst (1864-1948) S (T = 0) = 0 Nobel – díj 1920, „termokémiai munkásságáért” 0. főtétel hőmérsékleti egyensúly, a hőmérsékletmérés alapja

  14. A kinetikus elmélet további fejlődése John Herapath (1790-1868) PV = N mv2 John James Waterston (1811-1883) energiaeloszlás (ekvipartició) elve v ~ T½ Philosophical Transactions 1846. elutasítják, Lord Rayleigh (1842-1919) újra felfedezi 1892. James Clerk Maxwell (1831-1879) gázok kinetikus elmélete, a molekulák sebességeloszlása 1860. Clausius (1857) PV = ⅓N m u2 Ludwig Boltzmann (1844-1906) „A termodinamika 2. főtételének mechanikai értelmezése” 1866. Az energiaeloszlás törvénye, 1868. S = k ln W Josiah Willard Gibbs (1839-1903) „Elementary Principles in Statistical Mechanics Developed with Special Reference to the Rational Foundations of Thermodynamics” 1902.

  15. A kinetikus elmélet további fejlődése Max Planck (1858-1947) – állapotösszeg, megoszlási függvény (partition function) „Az entrópia növekedésének elvéről” hatáskvantum Albert Einstein (1879-1955) 1905. Annales der Physik „Planck sugárzási elmélete és a fajhők elmélete” 1907. Pierre Louis Dulong (1875-1838) és Alexis – Thérese Petit (1791-1820) szilárd testek hőkapacitása azonos, 25 J-1 mol-1 mérések kis hőmérsékleteken Paul Gottfried Linde (1842-1934) cseppfolyós levegő a Joule-Thomson elv alapján Einstein T→ 0 Cv → 0 Peter Joseph Wilhelm Debye (1884-1966) Cv ~ T3

  16. A kinetikus elmélet további fejlődése Energetikus iskola (Wilhelm Ostwald, Dukem) Az energia a legalapvetőbb realitás (létezési forma). Einstein 1905. E = m c2 Atomenergia. Maghasadás 1938. Otto Hahn (1879-1968), Fritz Strassmann (1902-1980)Lise Meitner (1878-1968), Otto Robert Frisch (1904-1979) 200 Me V / reakció = 2 x 1010 kJ / mol reacióként 1942. december 2. Enrico Fermi, Szilárd Leo, Chicago atomreaktor

  17. Kémiai termodinamika. A főtételek egyesítése. G = U + PV – TS = H – TS Gibbs 1870. G – szabadentalpia, Gibbs energy, Gibbs free energy H – entalpia [Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926), 1909; thalposz = hő, en = benne (görög)] Kémiai potenciál – Gibbs fázisszabály: F + SZ = K + Z – Gibbs Helmholtz: kötött és szabad energia 1882. A = U – TS Pierre Eugene Marcelin Berthelot (1879-1907) affinitás Gibbs – Helmholtz – egyenlet —Bugarszky István (1868-1941) endoterm elem Gibbs: DG = – n FEcell

  18. Kémiai termodinamika. A főtételek egyesítése. Jacobus Henricus van’t Hoff (1852-1911) 1901. első kémiai Nobel – díj kémiai termodinamika „Études de dinamique chimique” 1884. egyensúlyi állandó hőmérséklet és nyomásfüggése, ammóniaszintézis ozmózisnyomás – hibás elmélet: „Die Rolle des osmotischen Druckes in der Analogie zwischen Lösungen und Gasen” Zeitschift für physikalische Chemie 1, 481 (1887).

  19. Köszönöm a megtisztelő figyelmet!

More Related