Termodynamika Energia Zero bezwzględne Pojęcie ciepła i temperatury

TermodynamikaTermodynamika

Energia Energia

Zero bezwzględneZero bezwzględne

Pojęcie ciepła i temperaturyPojęcie ciepła i temperatury


Wszystkie techniczne metody uzyskiwania Wszystkie techniczne metody uzyskiwania niskich temperatur sąniskich temperatur są

metodami termodynamicznymimetodami termodynamicznymi,,

w których makroskopowe układy wymieniają w których makroskopowe układy wymieniają energię zarówno między sobą,energię zarówno między sobą,

jak i z otoczeniem.jak i z otoczeniem.

TermodynamikaTermodynamikaT

TermodynamikaTermodynamika – – nauka o nauka o energii -energii - dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych

efektów efektów przemian fizycznych i chemicznych przemian fizycznych i chemicznych,, które wpływają na zmianyktóre wpływają na zmiany

energii wewnętrznejenergii wewnętrznej analizowanych układów. analizowanych układów.

Wbrew rozpowszechnionym sądom termodynamika Wbrew rozpowszechnionym sądom termodynamika nie zajmuje się wyłącznie przemianami cieplnymi, nie zajmuje się wyłącznie przemianami cieplnymi, także także efektami cieplnymiefektami cieplnymi reakcji chemicznych, reakcji chemicznych,

przemian z udziałem jonów,przemian z udziałem jonów, przemianami jądrowymi,przemianami jądrowymi,

przemianami fazowymi czy energią elektryczną.przemianami fazowymi czy energią elektryczną.


Podstawy termodynamikiPodstawy termodynamiki zostały opracowane zostały opracowane w latach 20-tych XIX w. przez francuskiego w latach 20-tych XIX w. przez francuskiego

oficera wojsk inżynieryjnych,oficera wojsk inżynieryjnych, Sadi CarnotaSadi Carnota, w opracowanej przez niego , w opracowanej przez niego

teorii maszyn cieplnych.teorii maszyn cieplnych.Carnot Carnot sformułował zarówno podstawy sformułował zarówno podstawy energetyki cieplnej, jak i termodynamiki energetyki cieplnej, jak i termodynamiki

teoretycznej.teoretycznej.Podał on Podał on związekzwiązek między między energią mechanicznąenergią mechaniczną

zużytą na ściskanie gazu i wywołanym przez zużytą na ściskanie gazu i wywołanym przez to to wzrostem temperaturywzrostem temperatury

Zerowa Zasada TermodynamikiZerowa Zasada Termodynamiki„„Jeżeli w przypadkuJeżeli w przypadku trzech układów A, B i C trzech układów A, B i C układ A jest w równowadze z układem C oraz układ A jest w równowadze z układem C oraz układ B jest w równowadze C, to układ A jest układ B jest w równowadze C, to układ A jest w równowadze z układem Bw równowadze z układem B”.”.

KonsekwencjąKonsekwencją jest zdefiniowanie jest zdefiniowanie temperatury jako funkcjitemperatury jako funkcji, ,

która musi być która musi być identycznaidentyczna w przypadku w przypadku dowolnej ilości układów oddzielonych dowolnej ilości układów oddzielonych

przegrodami diatermicznymi przegrodami diatermicznymi i pozostających w stanie i pozostających w stanie

równowagi termodynamicznej.równowagi termodynamicznej.

Zerowa Zasada TermodynamikiZerowa Zasada Termodynamiki

Taka definicja pozwala Taka definicja pozwala na stwierdzeniena stwierdzenie,, kiedy w przypadku kontaktu cieplnego dwóch kiedy w przypadku kontaktu cieplnego dwóch

ciał ich stan się ciał ich stan się zmieni zmieni (początkowe (początkowe temperatury obu ciał były różne)temperatury obu ciał były różne)

lub lub nie zmieninie zmieni (temperatury były jednakowe), (temperatury były jednakowe),

natomiast natomiast nie wynikanie wynika, co wpływa na zmianę , co wpływa na zmianę temperatury temperatury na czym polega ogrzanie i na czym polega ogrzanie i

oziębianieoziębianie ciała fizycznego. ciała fizycznego.

Pierwsza Zasada TermodynamikiPierwsza Zasada Termodynamiki „ „ Energia układuEnergia układu jest zachowana, jest zachowana, jeżeli ciepło zostaje uwzględnionejeżeli ciepło zostaje uwzględnione””

Z zasady tej wynikaZ zasady tej wynika istnienie funkcjiistnienie funkcji termodynamicznejtermodynamicznej będącej będącej energią wewnętrzną ciałaenergią wewnętrzną ciała , , która może ulec która może ulec zmianiezmianie w wyniku w wyniku

wykonywanej nad ciałem wykonywanej nad ciałem pracy pracy lub przekazanemu ciału lub przekazanemu ciału ciepłaciepła..

Z połączonych I i O zasad termodynamikiZ połączonych I i O zasad termodynamiki

wynika, że wynika, że konsekwencją kontaktu cieplnegokonsekwencją kontaktu cieplnego

dwóch ciał nie będących w stanie równowagi dwóch ciał nie będących w stanie równowagi a więc różniących się temperaturą jest a więc różniących się temperaturą jest

przepływ ciepłaprzepływ ciepła pomiędzy ciałami prowadzący do pomiędzy ciałami prowadzący do równoczesnej zmiany energii obu ciał , równoczesnej zmiany energii obu ciał ,

tak abytak aby

sumaryczna energia układu była stała.sumaryczna energia układu była stała.

I zasada termodynamikiI zasada termodynamikiBiorąc pod uwagę jedynie pierwszą zasadęBiorąc pod uwagę jedynie pierwszą zasadę nie można wykluczyćnie można wykluczyć samoistnego przepływu samoistnego przepływu

ciepłaciepła od ciała o niższej temperaturze do ciała o od ciała o niższej temperaturze do ciała o

temperaturze wyższej,temperaturze wyższej,

gdyż w takim przypadku energia również gdyż w takim przypadku energia również może być może być

zachowana.zachowana.

Druga Zasada TermodynamikiDruga Zasada Termodynamiki

Wskazuje na niemożność Wskazuje na niemożność samorzutnegosamorzutnego przepływu ciepła od ciała zimniejszego do ciała przepływu ciepła od ciała zimniejszego do ciała

cieplejszego wskazujecieplejszego wskazuje (( Clausius Clausius).).

”Nie jest możliwe zbudowanie urządzenia Nie jest możliwe zbudowanie urządzenia samoczynnie samoczynnie działającego cykliczni tak, działającego cykliczni tak,

aby jedynym efektem jego działania było aby jedynym efektem jego działania było przekazywanie ciepła przekazywanie ciepła

od ciała chłodniejszego do cieplejszego”.od ciała chłodniejszego do cieplejszego”.

Trzecia zasada termodynamikiTrzecia zasada termodynamiki (Teoremat Nernsta) (Teoremat Nernsta)

„Nie można osiągnąć temperatury zera Nie można osiągnąć temperatury zera

bezwzględnego w skończonej serii kroków bezwzględnego w skończonej serii kroków procesowych, oraz procesowych, oraz

przy dążącej do zera temperaturze przy dążącej do zera temperaturze zmiany entropii w jakimkolwiek procesie zmiany entropii w jakimkolwiek procesie

odwracalnym zmierzają do zeraodwracalnym zmierzają do zera”. ”.

-- -- nieosiągalnośćnieosiągalność zera bezwzględnego, zera bezwzględnego,

-- -- dążeniedążenie w bardzo niskich temperaturach w bardzo niskich temperaturach do 0do 0 takich wielkości fizycznych jak takich wielkości fizycznych jak ciepło właściweciepło właściwe, , moduł sprężystości, napięcie powierzchniowe itp.moduł sprężystości, napięcie powierzchniowe itp.

Teoremat NernstaTeoremat Nernsta

W W fizyce i technice niskich temperaturfizyce i technice niskich temperatur zero zero bezwzględne jest szczególnie istotne,bezwzględne jest szczególnie istotne, gdyż stanowi gdyż stanowi punkt odniesieniapunkt odniesienia od którego od którego

oblicza się wartości oblicza się wartości funkcji termodynamicznych.funkcji termodynamicznych.

Ponadto Ponadto własności termodynamicznewłasności termodynamiczne materiałów stosowanych w technice ulegają materiałów stosowanych w technice ulegają

bardzo bardzo istotnym zmianomistotnym zmianom w miarę osiągania temperatur zbliżonychw miarę osiągania temperatur zbliżonych

do zera bezwzględnego.do zera bezwzględnego.

Podstawowe zasady termodynamikiPodstawowe zasady termodynamikiw niskich temperaturachw niskich temperaturach

Zjawisko Zjawisko obniżania temperaturyobniżania temperatury danego ośrodka podlega w zasadzie danego ośrodka podlega w zasadzie

tym samym prawom co i inne tym samym prawom co i inne zjawiska energetyczno – cieplne.zjawiska energetyczno – cieplne.

Obowiązuje więc jak u innych zjawisk cieplnych, Obowiązuje więc jak u innych zjawisk cieplnych, pierwsza zasada termodynamikipierwsza zasada termodynamiki,,

która mówi, że która mówi, że energia sama przez się nie powstajeenergia sama przez się nie powstaje i i nie zanikanie zanika, ,

a a przechodzi z jednej postaci w drugąprzechodzi z jednej postaci w drugą i że nie można stworzyć silnika, nie czerpiąc np. i że nie można stworzyć silnika, nie czerpiąc np.

ciepła z zewnątrz.ciepła z zewnątrz.

Podstawowe zasady termodynamiki Podstawowe zasady termodynamiki

Co w stosunku do zjawisk cieplnych można Co w stosunku do zjawisk cieplnych można przedstawić równością: przedstawić równością:

Q = A LQ = A L QQ oznacza oznacza ciepłociepło, ,

LL – wytworzoną z ciepła – wytworzoną z ciepła pracę mechanicznąpracę mechaniczną, , AA – jest współczynnikiem proporcjonalności – jest współczynnikiem proporcjonalności

zwanym zwanym cieplnym równoważnikiem pracycieplnym równoważnikiem pracy, który w , który w zależności od przyjętej jednostki pracy może zależności od przyjętej jednostki pracy może przyjmować różne wielkości.przyjmować różne wielkości.

Podstawowe zasady termodynamikiPodstawowe zasady termodynamiki I zasadę termodynamiki w najogólniejszym I zasadę termodynamiki w najogólniejszym

ujęciu przedstawić można następującym ujęciu przedstawić można następującym równaniem cieplnym: równaniem cieplnym:

dQ = dE + AdLdQ = dE + AdL gdzie gdzie energia własnaenergia własna układu Eukładu E składa się z: składa się z: energii kinetycznejenergii kinetycznej 1/2mv1/2mv2 2 , , energii potencjalnej mgh energii potencjalnej mgh oraz z oraz z

energii wewnętrznej U, energii wewnętrznej U, tj, z zasobu energii tj, z zasobu energii tkwiącej w układzie, stąd : tkwiącej w układzie, stąd :

dQ = dU + Amg(dvdQ = dU + Amg(dv22/2g + dh) + AdL/2g + dh) + AdL

Podstawowe zasady termodynamikiPodstawowe zasady termodynamiki

W przypadku zagadnień technicznych można W przypadku zagadnień technicznych można zaniedbaćzaniedbać wpływ energii zewnętrznejwpływ energii zewnętrznej, a , a wówczas pierwszą zasadę termodynamiki wówczas pierwszą zasadę termodynamiki wyrazi wzór:wyrazi wzór:

dQ = dU + A dLdQ = dU + A dL

A więc A więc ciepło doprowadzone do układuciepło doprowadzone do układu

zostaje zużyte na powiększenie zostaje zużyte na powiększenie energii wewnętrznejenergii wewnętrznej

oraz na oraz na wykonanie pracy Lwykonanie pracy L..

Energia wewnętrzna Energia wewnętrzna gazugazu

jako jako energię ruchu cząsteczekenergię ruchu cząsteczek,,

powiększa się przez powiększa się przez ogrzewanie lub sprężanieogrzewanie lub sprężanie gazu w zamkniętej przestrzeni, gazu w zamkniętej przestrzeni,

a a zmniejszazmniejsza się przez jego się przez jego ochładzanie lub rozprężenieochładzanie lub rozprężenie..

U jest funkcją ciśnienia, objętości i U jest funkcją ciśnienia, objętości i temperaturytemperatury

U = f (p, V, t)U = f (p, V, t)

Energia wewnętrznaEnergia wewnętrznajest funkcją stanu.jest funkcją stanu.

i dla odosobnionego układu zależy tylko od i dla odosobnionego układu zależy tylko od chwilowego stanuchwilowego stanu układuukładu..

Gdy układ ulegnie przemianom, Gdy układ ulegnie przemianom, i wróci do stanu wyjściowego – i wróci do stanu wyjściowego –

energia wewnętrznaenergia wewnętrzna wracawraca

również do swej wartości wyjściowej.również do swej wartości wyjściowej.

Energia wewnętrznaEnergia wewnętrzna

Ponieważ Ponieważ UU zależy tylko od stanu układu, zależy tylko od stanu układu, a nie od sposobua nie od sposobu,

w jaki stan ten osiągnął , możemy zawsze w jaki stan ten osiągnął , możemy zawsze znaleźć znaleźć

różnicę energii wewnętrznejróżnicę energii wewnętrznej odpowiadającą dwóm różnym stanomodpowiadającą dwóm różnym stanom,

gdyż nie jest nam potrzebna znajomość gdyż nie jest nam potrzebna znajomość bezwzględnej wartości bezwzględnej wartości

energii wewnętrznej układu.energii wewnętrznej układu.

Jeszcze o I zasadzie termodynamiki Jeszcze o I zasadzie termodynamiki i energiii energii

Pod koniec XIX w. zauważono,Pod koniec XIX w. zauważono, że że podczas wierceniapodczas wiercenia otworów w lufach otworów w lufach

armatnich armatnich metal nagrzewałmetal nagrzewał się i to tym mocniej, się i to tym mocniej,

im bardziej tępe było wiertłoim bardziej tępe było wiertło..

Podczas tego procesu Podczas tego procesu praca mechanicznapraca mechaniczna ruchu obrotowego ruchu obrotowego

zamieniała się na ciepłozamieniała się na ciepło. .

EnergiaEnergia

Jest to proces Jest to proces odwrotnyodwrotny

do tego, który odbywa się w do tego, który odbywa się w maszynie parowejmaszynie parowej,,

gdzie gdzie ciepłociepło wytwarzane w kotle przez ogień wytwarzane w kotle przez ogień

zamienia się na zamienia się na ruch obrotowyruch obrotowy

wału korbowego.wału korbowego.

EnergiaEnergia

Istnieje pewna Istnieje pewna wielkość fizycznawielkość fizyczna przejawiająca się pod przejawiająca się pod różnymi postaciamiróżnymi postaciami,,

która mimo tych przekształceń pozostaje która mimo tych przekształceń pozostaje zawsze tą zawsze tą

samą wielkościąsamą wielkością..

Tą wielkością jestTą wielkością jest energiaenergia..

Energia cd.Energia cd.

Przekształcenie energiiPrzekształcenie energii odbywa się zawsze odbywa się zawsze

bez strat.bez strat. Energia nie może być Energia nie może być

zniszczona zniszczona

ani też nie może zostać ani też nie może zostać stworzona.stworzona.

Energia cd.Energia cd. Energia może pojawiać się nie tylko w Energia może pojawiać się nie tylko w

postaci postaci ciepłaciepła ale także np. ale także np. w postaci w postaci prądu elektrycznegoprądu elektrycznego lub lub

w postaci w postaci reakcji chemicznychreakcji chemicznych..

A więc prawo to ma A więc prawo to ma ogólne zastosowanieogólne zastosowanie i i nakłada pewne nakłada pewne ograniczeniaograniczenia na procesy na procesy

zachodzące w zachodzące w przyrodzieprzyrodzie:: dozwolonedozwolone

są tylko te z nich , podczas których są tylko te z nich , podczas których energia pozostaje niezmienionaenergia pozostaje niezmieniona..

Energia cd.Energia cd.Właściwe zrozumienie I prawa utrudniał fakt, Właściwe zrozumienie I prawa utrudniał fakt, że że przemianyprzemiany energii cechuje pewna (Carnot). energii cechuje pewna (Carnot).

asymetriaasymetria Podczas gdy w procesach takich, Podczas gdy w procesach takich, jak np., wiercenie luf armatnich, jak np., wiercenie luf armatnich,

cała energiacała energia mechanicznamechaniczna może bez reszty zamieniać się na może bez reszty zamieniać się na ciepłociepło,,

odwrotnaodwrotna przemiana przemiana nigdy nie zachodzi w całościnigdy nie zachodzi w całości..

AsymetriaAsymetriaPoruszający się pociąg zatrzymuje się Poruszający się pociąg zatrzymuje się

wskutek tarcia szczęk hamulcowych o koła. wskutek tarcia szczęk hamulcowych o koła. W procesie tym szczęki i koła nagrzewają się;W procesie tym szczęki i koła nagrzewają się;

energiaenergia ruchu pociąguruchu pociągu zamienia się na ciepło.zamienia się na ciepło.

Jeśli jednak Jeśli jednak nagrzejemynagrzejemy koła stojącego pociągu, koła stojącego pociągu,

nie wprawimynie wprawimy go tym sposobem go tym sposobem w ruch.w ruch.

Energia a II prawo termodynamikiEnergia a II prawo termodynamikiJeśli doprowadzimy ciepło do maszyny Jeśli doprowadzimy ciepło do maszyny

parowej, parowej, to tylko część tej energii może zamienić się na to tylko część tej energii może zamienić się na

energię wału korbowego: reszta to energię wału korbowego: reszta to nieuniknione stratynieuniknione straty, ,

jak np. rozproszenie się ciepła w chłodnicyjak np. rozproszenie się ciepła w chłodnicy

Użyto tu celowo Użyto tu celowo „„nieuniknione”nieuniknione” gdyż wskazuje ono na gdyż wskazuje ono na

istnienie innego ograniczającego prawa – istnienie innego ograniczającego prawa – drugiego prawa termodynamiki.drugiego prawa termodynamiki.

EntropiaEntropia

Następny krok uczynił Rudolf Clausius.Następny krok uczynił Rudolf Clausius. Zwrócił on uwagę na cechy Zwrócił on uwagę na cechy tej części ciepłatej części ciepła, ,

która może zamienić się na która może zamienić się na energię mechanicznąenergię mechaniczną oraz oraz

tej części ciepła, która musi być tej części ciepła, która musi być bezużytecznie straconabezużytecznie stracona..

Pierwszą część nazwał Pierwszą część nazwał energią „swobodnąenergią „swobodną”, ”,

a dla drugiej części wprowadził nowy termin a dla drugiej części wprowadził nowy termin „„entropiaentropia”.”.

EntropiaEntropiaWłaśnie przy pomocy tego pojęcia formułuje Właśnie przy pomocy tego pojęcia formułuje

się się drugiedrugie prawo termodynamikiprawo termodynamiki: : TylkoTylko te procesy są te procesy są możliwemożliwe, ,

podczas których podczas których entropia wzrastaentropia wzrasta, albo , albo - w najlepszym przypadku – pozostaje w najlepszym przypadku – pozostaje

- nie zmieniona.nie zmieniona.

Drugie prawo termodynamiki Drugie prawo termodynamiki wykluczawyklucza te te wszystkie procesy, które prowadziłyby wszystkie procesy, które prowadziłyby

do zmniejszenia entropiido zmniejszenia entropii..

Jeszcze o II zasadzie termodynamiki i Jeszcze o II zasadzie termodynamiki i entropiientropii

1 CiepłoCiepło można zamieniać w silniku można zamieniać w silniku na pracęna pracę tylko tylko wówczas , gdy istnieje wówczas , gdy istnieje

różnica temperaturróżnica temperatur;;2 2 Przemiany naturalnePrzemiany naturalne w przyrodzie są w przyrodzie są

nieodwracalnenieodwracalne, to znaczy, że same przez się nie , to znaczy, że same przez się nie mogą doprowadzić do stanu wyjściowego układu;mogą doprowadzić do stanu wyjściowego układu;

3 Zamknięte układy dążą do uzyskania stanu równowagi 3 Zamknięte układy dążą do uzyskania stanu równowagi cieplnej, a funkcja stanu układucieplnej, a funkcja stanu układu

entropia dąży do swego maksimum.entropia dąży do swego maksimum.

Jeszcze o entropiiJeszcze o entropii

Zmiana entropiiZmiana entropii, podobnie jak , podobnie jak UU zależy tylko od zależy tylko od stanu początkowego i końcowego układu.stanu początkowego i końcowego układu.

W przemianach naturalnych jako nieodwracalnych W przemianach naturalnych jako nieodwracalnych dQ/T < dSdQ/T < dS, w przemianach odwracalnych , w przemianach odwracalnych

dQ/T = dSdQ/T = dS..

Termodynamika określa entropię jako pewną Termodynamika określa entropię jako pewną ilość ilość ciepłaciepła podzieloną przez temperaturępodzieloną przez temperaturę. .

Jest to proste i użyteczne przy obliczeniach, ale Jest to proste i użyteczne przy obliczeniach, ale pomija wiele innych aspektów tego pojęcia.pomija wiele innych aspektów tego pojęcia.

Istota entropiiIstota entropiiTak było aż do końca XIX w., Tak było aż do końca XIX w.,

kiedy to formalizm kiedy to formalizm termodynamikitermodynamiki powiązano z koncepcjami wysnutymi na powiązano z koncepcjami wysnutymi na

podstawie podstawie teorii kinetycznej ciepłateorii kinetycznej ciepła. .

Utworzono w ten sposób nową Utworzono w ten sposób nową potężną metodę teoretycznej interpretacji potężną metodę teoretycznej interpretacji

zjawisk – zjawisk – termodynamikętermodynamikę statystycznąstatystyczną. .

Istota entropiiIstota entropii

Umożliwiło to wyjaśnienie właściwej natury Umożliwiło to wyjaśnienie właściwej natury entropii; okazało się, entropii; okazało się,

że entropia jest że entropia jest miarą nieporządku w układziemiarą nieporządku w układzie. .

Zrozumiano teraz nie tylko Zrozumiano teraz nie tylko

istotę entropiiistotę entropii, ,

ale i ale i senssens drugiego prawa termodynamiki. drugiego prawa termodynamiki.

Istota entropiiIstota entropii Drugie prawo to przecież dobrze znana Drugie prawo to przecież dobrze znana

zasadazasada, , z którą spotykamy się z którą spotykamy się

w życiu codziennymw życiu codziennym..

Przedmioty uporządkowane według jakiegoś Przedmioty uporządkowane według jakiegoś planu,planu,

np. książki na półkach bibliotecznych, np. książki na półkach bibliotecznych, przechodzą przechodzą

w stan bezwładuw stan bezwładu gdy korzystamy z tej biblioteki.gdy korzystamy z tej biblioteki.


Inny: szklane naczynie Inny: szklane naczynie napełnione do połowy napełnione do połowy czerwonymczerwonym piaskiem, a od piaskiem, a od połowy białympołowy białym..

wymieszajmywymieszajmy zawartość zawartość w wyniku tego mieszania otrzymamy w wyniku tego mieszania otrzymamy

różowyróżowy piasek. piasek.

Uporządkowany dwu odrębnych grup, Uporządkowany dwu odrębnych grup, czerwonego i białego piasku został czerwonego i białego piasku został

zaburzony.zaburzony. MieszanieMieszanie piasku piasku zwiększyło jego entropięzwiększyło jego entropię..

Istota entropiiIstota entropii Ktoś mógłby Ktoś mógłby mieć zastrzeżeniamieć zastrzeżenia co do co do

słuszności tego wniosku sądząc, słuszności tego wniosku sądząc, że każdy proces powoduje wzrost entropii,że każdy proces powoduje wzrost entropii, gdyż wybraliśmy po prostu jeden szczególny gdyż wybraliśmy po prostu jeden szczególny

przypadek w którym tak się dzieje.przypadek w którym tak się dzieje.

OdwróćmyOdwróćmy teraz poprzedni proces i teraz poprzedni proces i wykonajmy w piasku sto obrotów pałeczką w wykonajmy w piasku sto obrotów pałeczką w

kierunku kierunku przeciwnymprzeciwnym do poprzedniego. do poprzedniego.


Zabieg ten nie doprowadzi do Zabieg ten nie doprowadzi do rozdzieleniarozdzielenia piasku jak na początku.piasku jak na początku.

PrzeciwniePrzeciwnie- będzie jeszcze bardziej - będzie jeszcze bardziej wymieszany.wymieszany.

Czyli Czyli entropiaentropia nadal będzie nadal będzie wzrastaćwzrastać

zgodnie z II prawem termodynamikizgodnie z II prawem termodynamiki

Entalpia Entalpia Większość procesów zachodzących w Większość procesów zachodzących w

przyrodzie, odbywa się przyrodzie, odbywa się pod stałym ciśnieniempod stałym ciśnieniem równym równym

1 atmosferze ( izobaryczne ).1 atmosferze ( izobaryczne ).Dla takich procesów I zasada ma prostszą Dla takich procesów I zasada ma prostszą

postać:postać:dQ = dH –AVdpdQ = dH –AVdp

jeżeli do jej zapisu zastosować funkcje jeżeli do jej zapisu zastosować funkcje termodynamiczną termodynamiczną HH, zwaną , zwaną entalpią, entalpią, a a

zdefiniowaną za pomocą równania:zdefiniowaną za pomocą równania:H = U + ApVH = U + ApV

EntalpiaEntalpia

Czyli entalpia składa się z energii wewnętrznej Czyli entalpia składa się z energii wewnętrznej U i pracyU i pracy potrzebnej do zrobienia miejsca potrzebnej do zrobienia miejsca

wpływającemu gazowi o objętości wpływającemu gazowi o objętości VV w w przestrzeń, gdzie panuje ciśnienie przestrzeń, gdzie panuje ciśnienie pp..

Entalpia, podobnie jak energia wewnętrzna U, Entalpia, podobnie jak energia wewnętrzna U, jest także jest także funkcją stanufunkcją stanu, ,

tzn. jej zmiany nie zależą od drogi procesu, a tzn. jej zmiany nie zależą od drogi procesu, a tylko od jej wartości w stanie końcowym i tylko od jej wartości w stanie końcowym i

początkowym układu.początkowym układu.dH = HdH = H22 - H - H11


Koncepcja zera bezwzględnegoKoncepcja zera bezwzględnego po raz pierwszy pojawiła się w rozważaniach po raz pierwszy pojawiła się w rozważaniach Gaillume’a Gaillume’a AmontonsaAmontonsa (II połowa XVII w.), (II połowa XVII w.),

a więc w czasach kiedy a więc w czasach kiedy Boyle i MariotteBoyle i Mariotte – – zresztą niezależnie od siebie – zresztą niezależnie od siebie –

wykazali, że wykazali, że ciśnienie powietrza wzrastaciśnienie powietrza wzrasta w takim samym stosunku,w takim samym stosunku,

w jakim w jakim maleje jego objętośćmaleje jego objętość podczas ściskania.podczas ściskania.


AmontosAmontos usiłując skonstruować niezawodnie usiłując skonstruować niezawodnie

działający działający termometrtermometr,,

zamknął w zbiorniczku pewną ilość powietrza zamknął w zbiorniczku pewną ilość powietrza za pomocą słupka rtęci,za pomocą słupka rtęci,

który jednocześnie służył jako wskaźnik który jednocześnie służył jako wskaźnik ciśnienia.ciśnienia.


Rozszerzył badania Boyle’a i Mariotte’a Rozszerzył badania Boyle’a i Mariotte’a mierząc zmiany ciśnieniamierząc zmiany ciśnienia danej objętości powietrzadanej objętości powietrza

podczas zmiany jego temperaturypodczas zmiany jego temperatury..

Stwierdził on, że Stwierdził on, że jednakowe spadki temperaturjednakowe spadki temperatur

powodują powodują jednakowe obniżenie ciśnieniajednakowe obniżenie ciśnienia..

Zero bezwzględneZero bezwzględne Wysnuł wniosek, że przy dalszym obniżaniu temperatury Wysnuł wniosek, że przy dalszym obniżaniu temperatury

powietrza jegopowietrza jego ciśnienie ciśnienie powinno powinno zmaleć do zerazmaleć do zera. .

Temperaturę, Temperaturę,

przy której powinno to nastąpić ocenił na przy której powinno to nastąpić ocenił na – 240 C– 240 C..

Ponieważ Ponieważ ciśnienie gazu nie może mieć wartościciśnienie gazu nie może mieć wartości ujemnejujemnej, wynikało stąd, że , wynikało stąd, że

musi istniećmusi istnieć pewna pewna najniższa temperaturanajniższa temperatura,, poniżej której powietrze czy jakakolwiek inna substancja poniżej której powietrze czy jakakolwiek inna substancja

nie może być oziębiona.nie może być oziębiona.

Zero bezwzględneZero bezwzględne.Badania Amontosa wyprzedziły więc prace Badania Amontosa wyprzedziły więc prace

Charlesa iCharlesa i Gay-LussacaGay-Lussaca, którzy sto lat , którzy sto lat później – i znowu niezależnie od siebie – później – i znowu niezależnie od siebie – sformułowali to prawo znacznie dokładniej.sformułowali to prawo znacznie dokładniej.

Wykazali oni, że Wykazali oni, że spadek temperatury o jeden spadek temperatury o jeden stopieństopień w skali Celsjusza powoduje w skali Celsjusza powoduje spadek spadek

prężności gazu oprężności gazu o 1/2731/273 tej wartości tej wartości ciśnienia, jakie dany gaz wykazuje w ciśnienia, jakie dany gaz wykazuje w

temperaturze Otemperaturze OOO C. C.Bezwzględne zeroBezwzględne zero ustalono więc na ustalono więc na – 273– 273OO C. C.

Pojęcie ciepła i temperaturyPojęcie ciepła i temperaturyAmontosAmontos wyobrażał sobie temperaturę zera wyobrażał sobie temperaturę zera

bezwzględnego jako stan zupełnego bezwzględnego jako stan zupełnego spoczynku, spoczynku,

w którym powinien w którym powinien zanikać wszelki ruchzanikać wszelki ruch. . Taki pogląd miał duże znaczenie dla Taki pogląd miał duże znaczenie dla

zrozumieniazrozumienia istotyistoty ciepłaciepła. .

Pojęcie ciepła i temperaturyPojęcie ciepła i temperatury oraz znalezienie oraz znalezienie właściwej metody ich pomiaru były bowiem właściwej metody ich pomiaru były bowiem dla naukowców XVII i XVIII wieku nie lada dla naukowców XVII i XVIII wieku nie lada

problemem. problemem. Co stanowi istotę ciepła?Co stanowi istotę ciepła?

Pojęcie ciepła i temperaturyPojęcie ciepła i temperaturyWiadomo, że Wiadomo, że stan fizyczny wody ogrzanejstan fizyczny wody ogrzanej nad nad

płomieniem do temperatury tuż poniżej płomieniem do temperatury tuż poniżej punktu wrzeniapunktu wrzenia

jest różny od stanu zimnej wodyjest różny od stanu zimnej wody, co można , co można było wykazać termometrem Amontosa.było wykazać termometrem Amontosa.

„„Coś”Coś” weszło do wody i to „ weszło do wody i to „coś”coś” zostało zostało dostarczone dostarczone przez płomieńprzez płomień. .

Zgodnie z poglądem pozostawionym przez Zgodnie z poglądem pozostawionym przez alchemię alchemię pierwiastek ogniapierwiastek ognia

przechodzi z płomienia do wody. przechodzi z płomienia do wody.

Pojęcie ciepła i temperatury (Cieplik)Pojęcie ciepła i temperatury (Cieplik)Ale Ale gorący gorący kawałek żelaza wrzucony do wodykawałek żelaza wrzucony do wody

powoduje także powoduje także wzrostwzrost jej jej temperaturytemperatury..

Fakty te można było wyjaśnić postulując istnienie Fakty te można było wyjaśnić postulując istnienie pewnego pewnego fluidufluidu, nazywanego , nazywanego

cieplikiemcieplikiem, , któremu przypisywano zdolność nagrzewania ciał któremu przypisywano zdolność nagrzewania ciał

i przechodzenia z jednego ciała do drugiego, i przechodzenia z jednego ciała do drugiego,

jeśli te ciała pozostawały w kontakcie. jeśli te ciała pozostawały w kontakcie.

Pojęcie ciepła i temperatury (Cieplik)Pojęcie ciepła i temperatury (Cieplik)Zgodnie z tym poglądem Zgodnie z tym poglądem żelazo przekazało żelazo przekazało

ciepłociepło wodzie. wodzie. CieplikCieplik, tak jak inna ciecz, przepływa, tak jak inna ciecz, przepływaod wyższej koncentracji do niższejod wyższej koncentracji do niższej,,

a a koncentracjękoncentrację cieplika można wyznaczyć cieplika można wyznaczyć termometrem.termometrem.

Jeśli żelazo i woda mają Jeśli żelazo i woda mają tę samą temperaturętę samą temperaturę, ,

oznacza to, że zawierają oznacza to, że zawierają cieplik o tej samej koncentracjicieplik o tej samej koncentracji..


Wielką Wielką zaletązaletą tej koncepcji istoty ciepła było tej koncepcji istoty ciepła było to, że umożliwiała ona to, że umożliwiała ona

ilościoweilościowe ujmowanie zjawisk. ujmowanie zjawisk.

Można było np. mierzyć cieplik w Można było np. mierzyć cieplik w odpowiednich jednostkach.odpowiednich jednostkach.

I tak I tak ilość cieplikailość cieplika,, która powoduje wzrost temperatury która powoduje wzrost temperatury

jednego jednego gramagrama wody o wody o jeden stopieńjeden stopień nazwano nazwano kalorią.kalorią.


Cieplik sprawił jednak kłopot swoją Cieplik sprawił jednak kłopot swoją nieważkościąnieważkością, ,

odkąd stwierdzono, odkąd stwierdzono, że kawałek żelaza że kawałek żelaza po ogrzaniupo ogrzaniu nie staje się nie staje się

cięższy.cięższy.

Brak ciężaruBrak ciężaru

utrudniał dopasowanie koncepcji cieplika do utrudniał dopasowanie koncepcji cieplika do

ówczesnego obrazu świata fizycznego.ówczesnego obrazu świata fizycznego.

Ciepło i temperatura cd.,Ciepło i temperatura cd., Chociaż koncepcja jako nieważkiego fluidu została Chociaż koncepcja jako nieważkiego fluidu została

ostatecznie zarzucona na początku XIX wieku, ostatecznie zarzucona na początku XIX wieku, pewne związane z nią pojęcia przetrwały do dnia pewne związane z nią pojęcia przetrwały do dnia

dzisiejszego.dzisiejszego.

np.. pojęcie „np.. pojęcie „ilości ciepła”ilości ciepła” mierzone w mierzone w kaloriachkaloriach, które wraz z innymi, takimi jak, które wraz z innymi, takimi jak temperaturatemperatura - wyznaczana termometrem, - wyznaczana termometrem, ciśnienieciśnienie – mierzone manometrem i – mierzone manometrem i objętośćobjętość – wyznaczona rozmiarami zbiornika, – wyznaczona rozmiarami zbiornika,

należą do należą do podstawowych pojęć w termodynamice.podstawowych pojęć w termodynamice.

Ciepło i temperatura cd.,Ciepło i temperatura cd., Wartość termodynamiki polega na tym,Wartość termodynamiki polega na tym,

że że opieraopiera ona na ona na łatwo mierzalnychłatwo mierzalnych i i ściśle określonychściśle określonych wielkościach. wielkościach.

Proste zależnościProste zależności występujące między tymi występujące między tymi wielkościami wielkościami

oraz oraz ogólny charakter prawogólny charakter praw termodynamiki termodynamiki umożliwiają umożliwiają rozwiązanie wiele trudnych rozwiązanie wiele trudnych

zagadnień naukowych i technicznych. zagadnień naukowych i technicznych.

Ciepło i temperatura cd.,Ciepło i temperatura cd.,

Ale są to Ale są to wielkości makroskopowewielkości makroskopowe , , obserwowane w skali wiele milionów razy obserwowane w skali wiele milionów razy większej od rozmiarów poszczególnych większej od rozmiarów poszczególnych

atomów.atomów. Kaloria, zdefiniowana jest w termodynamice; Kaloria, zdefiniowana jest w termodynamice;

jest to jest to ilość ciepłailość ciepła potrzebna do ogrzania potrzebna do ogrzania jednego grama wody o jeden stopień w skali jednego grama wody o jeden stopień w skali

Celsjusza.Celsjusza.W definicji tej nic się nie mówi o samej W definicji tej nic się nie mówi o samej istocie istocie

ciepłaciepła; może to być ; może to być nieważki fluid lub cokolwiek innegonieważki fluid lub cokolwiek innego..

Teoria kinetyczna (atomistyczna)Teoria kinetyczna (atomistyczna)Amontonowskie pojęcie zera bezwzględnego jako Amontonowskie pojęcie zera bezwzględnego jako

stanstan zupełnego bezruchuzupełnego bezruchu wskazuje na to, że wskazuje na to, że mówiąc o cieple nie miał na myśli hipotetycznej mówiąc o cieple nie miał na myśli hipotetycznej substancji nazwanej cieplikiem, lecz raczej substancji nazwanej cieplikiem, lecz raczej

ruch w skali atomowej.ruch w skali atomowej.Już dwa tysiące lat wcześniej Już dwa tysiące lat wcześniej DemokrytDemokryt postulował, postulował,

że każda substancja składa się z malutkich, że każda substancja składa się z malutkich, niewidzialnych cegiełek, nazwanych przez niego niewidzialnych cegiełek, nazwanych przez niego

atomami.atomami. Od jego czasów teoria atomistyczna to rozwijała Od jego czasów teoria atomistyczna to rozwijała

się, to upadała, ale nigdy nie została zupełnie się, to upadała, ale nigdy nie została zupełnie odrzucona.odrzucona.

Teoria kinetyczna (atomistyczna)Teoria kinetyczna (atomistyczna)Jedną z Jedną z zaletzalet tej teorii jest tej teorii jest

możliwość wyjaśnienia istotymożliwość wyjaśnienia istoty ciepłaciepła bez hipotezy nieważkiego fluidu, lecz na podstawie bez hipotezy nieważkiego fluidu, lecz na podstawie

znanych znanych praw mechaniki Newtona.praw mechaniki Newtona.

Newton i Amontos żyli w tym samym czasie Newton i Amontos żyli w tym samym czasie i byłoby i byłoby rzeczą naturalnąrzeczą naturalną

zastosować prawa Newtona, które opisywały ruch zastosować prawa Newtona, które opisywały ruch ciał na niebie i Ziemi, ciał na niebie i Ziemi,

również do tych hipotetycznych małych cząstek, również do tych hipotetycznych małych cząstek, nazywanych atomami.nazywanych atomami.

Teoria kinetyczna (atomistyczna)Teoria kinetyczna (atomistyczna)Amontos nie rozwijał tego i dopiero w 1738 Amontos nie rozwijał tego i dopiero w 1738

roku zagadnienie to zostało opracowane roku zagadnienie to zostało opracowane przez szwajcarskiego matematyka –przez szwajcarskiego matematyka –

Daniela Bernouliego.Daniela Bernouliego.

W swym słynnym traktacie o hydraulice pisał W swym słynnym traktacie o hydraulice pisał że takie „że takie „sprężyste płyny”,sprężyste płyny”, jak powietrze, jak powietrze,

składają się z składają się z maleńkich cząsteczekmaleńkich cząsteczek, , które są w które są w ciągłym, chaotycznym ruchuciągłym, chaotycznym ruchu, ,

zderzając się ze sobą i ze ściankami zbiornika.zderzając się ze sobą i ze ściankami zbiornika.

Teoria kinetyczna (atomistyczna)Teoria kinetyczna (atomistyczna)Ponieważ zderzenia są Ponieważ zderzenia są doskonale sprężystedoskonale sprężyste,,

ruch nie zanikaruch nie zanika. . Cząsteczki zachowują się więc Cząsteczki zachowują się więc

podobnie do piłek tenisowych, podobnie do piłek tenisowych, z tą z tą różnicąróżnicą, że , że nie ustają w ruchunie ustają w ruchu, tak jak one., tak jak one.

Gdy taka atomowa piłka spadnie na podłogę,Gdy taka atomowa piłka spadnie na podłogę, będzie się odbijać i podskakiwaćbędzie się odbijać i podskakiwać

za każdym razem na za każdym razem na pierwotną wysokośćpierwotną wysokość..

Teoria kinetyczna cd.Teoria kinetyczna cd.

Ruch poszczególnych cząsteczek, Ruch poszczególnych cząsteczek, ich ich uderzeniauderzenia, ,

wywołują u nas wrażenie wywołują u nas wrażenie ciepłaciepła. .

BernoulliBernoulli stwierdził, stwierdził, że jego teoria prowadzi że jego teoria prowadzi

do tych samych wynikówdo tych samych wyników,, które wcześniej uzyskał doświadczalnie które wcześniej uzyskał doświadczalnie

Amontos.Amontos.


Kinetyczna teoria ciepłaKinetyczna teoria ciepła urzeka swoją urzeka swoją prostotą i przystępnościąprostotą i przystępnością::

wyjaśniawyjaśnia ona w zupełności ona w zupełności wszystkie wszystkie zjawiska cieplnezjawiska cieplne na podstawie dobrze na podstawie dobrze znanych pojęć i praw dynamiki. znanych pojęć i praw dynamiki.

Nie trzeba tu wprowadzać Nie trzeba tu wprowadzać żadnych żadnych dodatkowych pojęćdodatkowych pojęć, takich jak np. cieplik., takich jak np. cieplik.

Wielkim triumfem było Wielkim triumfem było powiązanie zjawisk cieplnych z mechanikąpowiązanie zjawisk cieplnych z mechaniką

za pośrednictwem teorii kinetycznej.za pośrednictwem teorii kinetycznej.


Upłynęło jednak całe stulecie, Upłynęło jednak całe stulecie, zanim uznano teorię kinetyczną Bernoulliego.zanim uznano teorię kinetyczną Bernoulliego.

Wyjaśnienie, Wyjaśnienie, że że wrażenie ciepła wywołane jest ogromną wrażenie ciepła wywołane jest ogromną

liczbąliczbą jakby jakby ukłućukłuć, , wskutek wskutek poruszających się z wielką poruszających się z wielką

prędkością cząsteczek, prędkością cząsteczek, jest dość jest dość przekonywująceprzekonywujące..


Ponadto, związek międzyPonadto, związek między objętością, ciśnieniem i temperaturąobjętością, ciśnieniem i temperaturą

gazu, gazu, wykryty doświadczalnie przez wykryty doświadczalnie przez

Boyle’a i Gay – LussakaBoyle’a i Gay – Lussaka, , wynika z teorii kinetycznej jakowynika z teorii kinetycznej jako

prosty, logiczny wniosekprosty, logiczny wniosek. .

Ale jak zdefiniowaćAle jak zdefiniować ilość ciepła na gruncie tej teorii?ilość ciepła na gruncie tej teorii?

Teoria kinetyczna cd.Teoria kinetyczna cd.Wydaje się,Wydaje się,

że że koncepcja nieważkiego fluidukoncepcja nieważkiego fluidu,, przepływającego z jednego ciała do drugiego,przepływającego z jednego ciała do drugiego,

jest tutaj jest tutaj bardziej przekonywująca.bardziej przekonywująca.

Prócz tego,Prócz tego,jak wiadomo każdemu grającemu w bilard, jak wiadomo każdemu grającemu w bilard,

trudno jest przewidzieć zderzenia między trudno jest przewidzieć zderzenia między więcej niż dwiema kulami.więcej niż dwiema kulami.


Jak więc Jak więc ująćująć matematycznie matematycznie zderzeniazderzenia między między milionami milionówmilionami milionów szybko szybko poruszających się cząsteczek? poruszających się cząsteczek?

Dopiero Dopiero wtedywtedy , , gdy problem ten został rozwiązany,gdy problem ten został rozwiązany, kinetyczna teoria ciepłakinetyczna teoria ciepła zajęła należne zajęła należne

jej jej miejscemiejsce obok termodynamiki.obok termodynamiki.

Metoda statystycznaMetoda statystyczna

W drugiej połowie XIX wieku W drugiej połowie XIX wieku Maxwell i Maxwell i BoltzmannBoltzmann pokonali matematyczne pokonali matematyczne trudności wynikające trudności wynikające z uwzględnienia z uwzględnienia mnóstwamnóstwa indywidualnych zderzeń indywidualnych zderzeń

między cząsteczkamimiędzy cząsteczkami..Zastosowana przez nich metoda jestZastosowana przez nich metoda jest

metodą statystycznąmetodą statystyczną, taką, taką jaką stosuje się w naukach społecznych , jaką stosuje się w naukach społecznych , dotyczących dotyczących wielkiego zbiorowiska ludziwielkiego zbiorowiska ludzi. .


Podobnie jak w sztuce rządzeniem państwem Podobnie jak w sztuce rządzeniem państwem zaniedbuje się tu indywidualne różnicezaniedbuje się tu indywidualne różnice

i wprowadza i wprowadza wartości średniewartości średnie, ,

np., przy ustalaniu budżetu bierze się pod np., przy ustalaniu budżetu bierze się pod uwagę średni uwagę średni dochóddochód

przypadający na jednego obywatela, przypadający na jednego obywatela, a firmy ubezpieczeniowe interesują się a firmy ubezpieczeniowe interesują się średnią długością życiaśrednią długością życia ludzkiego, itd. ludzkiego, itd.


W teorii kinetycznejW teorii kinetycznej również nie rozpatruje się również nie rozpatruje się indywidualnych indywidualnych

prędkościprędkości poszczególnych cząsteczek, poszczególnych cząsteczek, lecz wprowadza się lecz wprowadza się prędkość średnią.prędkość średnią.

W każdej W każdej chwilichwili pewna część ogólnej liczby pewna część ogólnej liczby cząsteczek gazu ma prędkość cząsteczek gazu ma prędkość większąwiększą,,

a inna część prędkość a inna część prędkość mniejsząmniejszą niż średnia, niż średnia, ale te odstępstwa nie ale te odstępstwa nie odgrywają roliodgrywają roli, ,

dopóki mamy do czynienia dopóki mamy do czynienia z ogromnym zbiorowiskiemz ogromnym zbiorowiskiem cząsteczek. cząsteczek.

CiśnienieRozpatrzmy teraz prosty przypadek Rozpatrzmy teraz prosty przypadek gazugazu

wypełniającego wypełniającego zamkniętą przestrzeńzamkniętą przestrzeń, , której której objętość możemy zmieniaćobjętość możemy zmieniać;;

może to być np.może to być np. powietrze zamknięte tłokiem w cylindrzepowietrze zamknięte tłokiem w cylindrze..

Ustalmy tłok w jakimś Ustalmy tłok w jakimś położeniupołożeniu i i

zmierzmy zmierzmy ciśnienie gazuciśnienie gazu,, czyli siłę, jaką gaz wywierają na jednostkę powierzchni tłoka. czyli siłę, jaką gaz wywierają na jednostkę powierzchni tłoka.

W następnym doświadczeniu nie zmieniamy położenia tłoka, lecz podwyższamy temperaturę gazu. Prędkość cząsteczek wzrasta zatem, a wraz z nią wzrasta siła każdego uderzenia w tłok i w ściany cylindra. W dodatku, zwiększona

CiśnienieCiśnienieSiłę tę można Siłę tę można zmierzyćzmierzyć

stawiając odważniki na tłoku stawiając odważniki na tłoku w celu utrzymania go w określonym położeniu.w celu utrzymania go w określonym położeniu.

CiśnienieCiśnienie wywarte przez gaz na tłok zależy wywarte przez gaz na tłok zależy od od liczby cząsteczekliczby cząsteczek uderzających w jednostce czasu uderzających w jednostce czasu

i od i od średniej prędkościśredniej prędkości cząsteczekcząsteczek, , która z kolei zależy od która z kolei zależy od temperatury gazutemperatury gazu. .


CiśnienieCiśnienieJeżeli temperaturaJeżeli temperatura gazu gazu nie będzie się zmieniałanie będzie się zmieniała

w czasie doświadczenia,w czasie doświadczenia, to i to i średnia prędkość pozostanie niezmienionaśrednia prędkość pozostanie niezmieniona..

DołóżmyDołóżmy teraz na tłok odważników, teraz na tłok odważników,

tak aby tłok ścisnął gaztak aby tłok ścisnął gaz do połowy pierwotnej objętoścido połowy pierwotnej objętości..


CiśnienieCiśnienie Przekonamy się, podobnie jak Boyle, Przekonamy się, podobnie jak Boyle, który pierwszy wykonał to doświadczenie,który pierwszy wykonał to doświadczenie,

że potrzebny jest do tego że potrzebny jest do tego dwukrotnie większy ciężardwukrotnie większy ciężar. .

Taki wynik jest Taki wynik jest zgodny z teoriązgodny z teorią,, jeśli uwzględnimy,jeśli uwzględnimy,

że teraz ta sama ilość cząsteczek jest zamknięta w połowie poprzedniej objętości,że teraz ta sama ilość cząsteczek jest zamknięta w połowie poprzedniej objętości, a więc cząsteczki uderzają w tłok a więc cząsteczki uderzają w tłok

dwa razy częściejdwa razy częściej. .


Fizyczny sens temperaturyFizyczny sens temperatury

W następnym doświadczeniu W następnym doświadczeniu nie zmieniamy nie zmieniamy położeniapołożenia tłokatłoka, lecz , lecz

podwyższamy temperaturę gazupodwyższamy temperaturę gazu.. PrędkośćPrędkość cząsteczek zatem cząsteczek zatem wzrastawzrasta,, a wraz z nią a wraz z nią wzrasta siła każdego uderzeniawzrasta siła każdego uderzenia w w

tłok i w ściany cylindra. tłok i w ściany cylindra. W dodatku, zwiększona prędkość jest W dodatku, zwiększona prędkość jest

przyczyną przyczyną częstszych uderzeńczęstszych uderzeń. . SiłaSiła wywierana na tłok jest więc wywierana na tłok jest więc

proporcjonalna do kwadratu prędkości proporcjonalna do kwadratu prędkości cząsteczek.cząsteczek.

Fizyczny sens temperaturyFizyczny sens temperatury

Amontos przeprowadzając podobne Amontos przeprowadzając podobne doświadczenie zauważył, żedoświadczenie zauważył, że

wzrost ciśnienia gazuwzrost ciśnienia gazu jest jest proporcjonalnyproporcjonalny do do wzrostuwzrostu jego jego temperatury temperatury

Wyjaśnia to Wyjaśnia to fizyczny sens temperaturyfizyczny sens temperatury w w rozpatrywanym przez nas molekularno – rozpatrywanym przez nas molekularno –

kinetycznym modelu.kinetycznym modelu.Temperatura jest proporcjonalna do kwadratu Temperatura jest proporcjonalna do kwadratu

średniej prędkości cząsteczek, jest więc średniej prędkości cząsteczek, jest więc miarą ich energii kinetycznej.miarą ich energii kinetycznej.

Termodynamika Energia Zero bezwzględne Pojęcie ciepła i temperatury

Documents

Transcript of Termodynamika Energia Zero bezwzględne Pojęcie ciepła i temperatury