TERMODYNAMIKTERMODYNAMIKAA

ENERGIA WEWNĘTRZNAENERGIA WEWNĘTRZNA CIEPŁOCIEPŁO

Energia wewnętrzna: suma wszystkich rodzajów energii wszystkich cząsteczek ciała

Ciepło: jest energią przekazywaną między układem a jego otoczeniem na skutek istniejącej między nimi różnicy temperatur

pk EENU

ZASADY TERMODYNAMIKIZASADY TERMODYNAMIKI

Zerowa zasada termodynamiki:

Jeżeli ciała 1 i 2 są w równowadze Jeżeli ciała 1 i 2 są w równowadze termicznej i ciała 2 i 3 są w termicznej i ciała 2 i 3 są w równowadze termicznej to ciała równowadze termicznej to ciała 1 i 3 są w tej samej równowadze 1 i 3 są w tej samej równowadze termicznej.termicznej.

ZASADY ZASADY TERMODYNAMIKITERMODYNAMIKI

I zasada termodynamiki:I zasada termodynamiki:

Ciepło pobrane przez układ jest Ciepło pobrane przez układ jest równe wzrostowi energii równe wzrostowi energii wewnętrznej układu plus pracy wewnętrznej układu plus pracy wykonanej przez układ nad wykonanej przez układ nad otoczeniem zewnętrznym.otoczeniem zewnętrznym.

WQU dWdQdU

WUQ

Widzimy, że zmiana energii wewnętrznej związana jest z ciepłem pobieranym (dQ>0) lub oddawanym (dQ<0) przez układ oraz z pracą wykonaną przez układ (dW>0) lub nad układem (dW<0)

MECHANIZMY PRZEKAZYWANIA CIEPŁAMECHANIZMY PRZEKAZYWANIA CIEPŁA

Przewodnictwo cieplne

k – przewodność cieplna

właściwa

L

TTkS

t

Q ZG

Konwekcja zachodzi w płynach – ciecze i gazy

Promieniowanie za pośrednictwem fal

elektromagnetycznych Moc promieniowania emitowanego przez

ciało w postaci fali elektromagnetycznej:

– stała Stefana-Boltzmana

ε – zdolność emisyjna powierzchni ciała

4TSP

4281067,5

Km

W

Skalarna wielkość fizyczna, która jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek

Skale temperatur

Ilość ciepła ΔQ pobrana przez ciało w procesie ogrzewania

ΔQ=mcΔTc – ciepło właściwe m = n M M – masa molowa ΔQ=nMcΔTMc = C – ciepło molowe ΔQ=nCΔT

WŁASNOŚCI GAZU DOSKONAŁEGOWŁASNOŚCI GAZU DOSKONAŁEGO

Gaz doskonały – zwany gazem idealnym jest to gaz spełniający następujące warunki:

cząsteczki gazu traktujemy jak punkty materialne o pomijalnie małej objętości w stosunku do objętości gazu

zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste cząsteczki oddziałują tylko w momencie zderzeń między zderzeniami cząsteczki poruszają się ruchem

jednostajnym prostoliniowym

Parametry stanu gazu:

p – ciśnienie [Pa]

V - objętość [ ]

T – temperatura [K]

constT

Vp

TkNVp

TRnVp

3m

- średnia energia kinetyczna cząsteczki gazu Ekwipartycja energii : średnia energia

kinetyczna na każdy stopień swobody jest taka sama dla wszystkich cząsteczek.

i – ilość stopni swobody

kEV

Np

3

2

kE

Tki

E k 2

Hel - przykład cząsteczki jednoatomowej

Tlen - przykład cząsteczki dwuatomowej

Metan – przykład

cząsteczki wieloatomowej.

PRZEMIANY GAZU PRZEMIANY GAZU DOSKONAŁEGODOSKONAŁEGO

1. Przemiana izotermiczna T=const

2. Przemiana izobaryczna p=const3. Przemiana izochoryczna

V=const4. Przemiana adiabatyczna Q=0

Praca wykonana w przemianach Praca wykonana w przemianach gazowych liczbowo odpowiada gazowych liczbowo odpowiada polu zawartemu pod wykresem polu zawartemu pod wykresem przemiany w układzie przemiany w układzie współrzędnych współrzędnych p(V) p(V)

SILNIK CIEPLNYSILNIK CIEPLNY

ENTROPIAENTROPIAEntropiaEntropia jest miarą nieuporządkowania układu cząstek. Im większy jest stan nieporządku położeń i prędkości w układzie tym większe prawdopodobieństwo, że układ będzie w tym stanie.

Z definicji entropia S układu jest równa S = k ln

gdzie k - stała Boltzmana, - prawdopodobieństwo, że układ jest w danym stanie (w odniesieniu do wszystkich pozostałych stanów).

Z definicji entropia S układu jest równa S = k ln

gdzie k - stała Boltzmana, - prawdopodobieństwo, że układ jest w danym stanie (w odniesieniu do wszystkich pozostałych stanów).

S 0

T

QS

T

QS

d

ddlub

T

QS

d

II ZASADA TERMODYNAMIKI II ZASADA TERMODYNAMIKI

Równoważne sformułowania tej zasady: Nie można zbudować perpetum mobile drugiego

rodzaju.

Gdy dwa ciała o różnych temperaturach znajdą się w kontakcie termicznym, wówczas ciepło będzie przepływało z cieplejszego do chłodniejszego.

Nie można zbudować silnika cieplnego, który w całości zamieniałby dostarczone ciepło na pracę

W układzie zamkniętym entropia nie może maleć.