Pierwsza i druga zasada termodynamiki.

Pierwsza i druga zasada termodynamiki.
Jaki jest sens fizyczny tego równania?
Kiedy praca jest wykonywana
„nad ciałem przez siły zewnętrzne”?
Kiedy praca jest wykonywana „przez ciało”?
Pierwsza zasada termodynamiki.
Zmiana energii wewnętrznej ciała równa jest sumie pracy
wykonanej nad ciałem przez siły zewnętrzne lub przez
ciało i energii przekazanej w
sposób cieplny.
ΔU − zmiana energii wewnętrznej
Q− energia przekazana w sposób cieplny
W − praca
Perpetuum mobile pierwszego rodzaju (z łac. wiecznie
ruchome) – hipotetyczna maszyna, której
zasada działania, sprzeczna z prawami fizyki,
umożliwiałaby jej nieustanną pracę bez
pobierania energii z zewnętrznego źródła.
Silnik pobiera energię ze
źródła ciepła (Q1).
Część energii zostaje zamieniona
na pracę (W),
pozostała energia (Q2)
zostaje oddana chłodnicy.
Co to znaczy „energia przekazana w sposób cieplny”?
W sposób cieplny, czyli poprzez przewodnictwo cieplne, Sprawność silnika
konwekcję lub promieniowanie.
określa jaką część energii pobranej
ze źródła ciepła silnik zamienia na
Pierwsza zasada termodynamiki określa cztery
pracę.
możliwości zmiany energii wewnętrznej:
Czy można zbudować silnik, który zamieniałby całą
pobraną energię na pracę?
Druga zasada termodynamiki:
Niemożliwy jest taki proces, którego jedynym rezultatem
byłoby pobranie ciepła ze źródła o temperaturze wyższej i
zamiana tego ciepła w całości na pracę. Inaczej
Niemożliwe jest zbudowanie silnika o 100% sprawności.
Przykłady:
Perpetuum mobile drugiego rodzaju
1. Ogrzanie garnka z wodą na palniku gazowym.
– hipotetyczna maszyna, której zasada działania,
2. Ochłodzenie butelki wody mineralnej w lodówce.
sprzeczna z prawami fizyki, która umożliwiałaby jej
3. Rozgrzewanie się wiertła wiertarki w trakcie wiercenia.
zamianę całego ciepła pobranego ze źródła na pracę.
4. Silniki cieplne (parowy, spalinowy, odrzutowy,
Proces odwracalny
rakietowy)
proces, w wyniku którego
zmieniający
swój stan układ ciał
Silnik parowy
Silnik spalinowy
wraca bez wykonania pracy przez
siły zewnętrzne do stanu
początkowego.
Czy te procesy (ruch oscylatora) w rzeczywistym
przypadku są odwracalne?
W rzeczywistym przypadku, aby przywrócić stan
początkowy układu wymagane jest dostarczenie energii.
W naszym otoczeniu występują wyłącznie procesy
Silnik rakietowy
nieodwracalne.
Silnik odrzutowy(strumieniowy)
Czy uporządkowanie naszego otoczenia
rośnie czy maleje?
Entropia
wielkość fizyczna (symbol S)
będąca miarą nieuporządkowania.
Silnik turboodrzutowy
Samorzutna zmiana stanu układu zawsze prowadzi do
wzrostu jego entropii.
(inne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki)
Jak zmienia się entropia szklanki i jej zawartości?
Jak zmienia się entropia otoczenia?
Jaka jest sumaryczna zmiana entropii?