Aineen rakenne
Aine koostuu alkeishiukkasista (kvarkit ja leptonit) ja niitä yhdistävistä vuoro-vaikutuksista. Vahva vuorovaikutus liittää kolme kvarkkia protoneiksi (uud) ja neutroneiksi (udd) sekä nämä ytimiksi. Sähkömagneettinen vuorovaikutus liittää ytimen ja elektronit atomiksi sekä atomit molekyyleiksi.
Termodynamiikka eli lämpöoppi Termodynamiikassa tarkastellaan systeemejä, joiden tilaa kuvataan tilanmuuttujilla. Tilanmuuttujia ovat lämpötila T, paine p, tilavuus V ja ainemäärä n. Eristetty systeemi ei ole vuoro-vaikutuksessa ympäristön kanssa. Suljettu systeemi voi vaihtaa ympäristön kanssa energiaa, mutta ei ainetta. Avoin systeemi voi vaihtaa ainetta ja energiaa ympäristön kanssa.
Makroskooppisella tasolla systeemiä tutkitaan aistein ilman apuvälineitä. Silloin systeemin tilaa kuvataan sanoin lämpötila, lämpeneminen, paine… Mikroskooppisella tasolla atomien ja molekyylien liikkeet selittävät makros-kooppisia ilmiöitä. Kaikki systeemit pyrkivät termo-dynaamiseen tasapainoon terminen, mekaaninen ja kemiallinen tasapaino.
Lämpötila Aineen rakenneosat ovat jatkuvasti järjestymättömässä liikkeessä. Tämä ns. lämpöliike on kiinteissä aineissa rakenneosasten värähdysliikettä ja… kaasuissa sekä nesteissä etenemisliikettä. Terminen energia on lämpöliikkeen liike-energiaa. Aineen lämpötila kuvaa rakennehiukkasten keskimääräistä liike-energiaa aineessa. Lämpötila kasvaa lämpöliikkeen nopeutuessa.
Absoluuttinen lämpötila-asteikko …eli Kelvinasteikko SI-järjestelmän mukainen lämpötilan tunnus on T ja yksikkö 1 kelvin. Peruspisteet ovat absoluuttinen nollapiste T=0K (alin mahdollinen lämpötila) ja… Veden kolmoispiste T=273,16K. Kolmoispisteen lämpötilassa veden kaikki kolme olomuotoa ovat tasapainossa, eli… …aine voi olla samaan aikaan kaikissa kolmessa olomuodossa.
Celsiusasteikko Celsiusasteikon peruspisteet ovat veden sulamispiste t=0oC ja kiehumispiste t=100oC normaalipaineessa p=101 325 Pa. T/K = t/oC + 273,15 ΔT/K = Δ t/oC