Przemiany termodynamiczne

Przemiany
termodynamiczne
Model gazu doskonałego.
• Gaz doskonały-definicja mikroskopowa
• Gaz składa się z cząsteczek, które traktowad można jak
punkty materialne.
• Cząsteczki podlegają prawom mechaniki Newtona.
• Cząsteczki poruszają się chaotycznie we wszystkich
kierunkach, zderzają ze ściankami naczynia i ze sobą
nawzajem.
• Cząsteczki zdarzają się ze sobą sprężyście, wymieniają pęd
bez strat energii. Poza momentami zderzeo cząsteczki nie
oddziałują ze sobą, a czas trwania tych zderzeo jest
pomijalnie mały.
• Pomiędzy zderzeniami cząsteczki poruszają się ruchem
jednostajnym prostoliniowym.
Definicja makroskopowa (termodynamiczna)
• Za gaz doskonały uważad będziemy gaz
spełniający łącznie prawa Boyle'a-Mariotte'a,
Gay-Luusaca i Charlesa. Czyli gaz dla którego
spełnione jest:
p * V  const
• równanie stanu gazu
T
• oraz równanie Clapeyrona p* V  n* R *T
gdzie:
• p - ciśnienie gazu, V - objętośd, T - temperaturę,
• n - liczbę moli gazu,n = N/NA , NA -liczba Avogadra
• R stała gazowa równa 8,314 J/molˇK.
Skale temperatur
Skala Celsjusza :
100
oC
Skala Fahrenheita :
212
oF
Skala Kelvina :
373,15
oK
Skala Rankine'a :
671,67
oR
Skala Réaumur'a :
80
oRé
Skala Rømer'a :
60
oRø
Skala Delisle :
0
oD
Skala Newton'a :
33
oN
Skala Celsjusza i Kelwina
Temperatura 0 K jest równa
temperaturze -273,15C
Algorytm przeliczania temperatur
K=oC + 273
Sformułowanie definicji ciepła
Ciepło jest to sposób przekazywania energii.
Q=m*c*Dt
gdzie:
c - ciepło właściwe, (J/kg K),
m - masa substancji,
Q - ciepło dostarczane do układu lub odbierane
t - temperatura
Pierwsza zasada termodynamiki
Związek temperatury z energią wewnętrzną
Energia wewnętrzna Ew ciała to suma energii kinetycznej chaotycznego ruchu jego
cząsteczek oraz ich energii potencjalnych wynikających z wzajemnego
oddziaływania międzycząsteczkowego.
Przy wzroście temperatury ciała, wzrasta jego energia wewnętrzna i odwrotnie
Ew ciała może ulec zmianie poprzez wykonanie pracy lub cieplny przepływ energii.
I zasada termodynamiki, to szczególny przypadek zasady zachowania energii
Całkowita zmiana energii wewnętrznej ciała jest równa sumie energii przekazanej w
wyniku cieplnego przepływu energii i wykonanej nad nim pracy
DEw=W+Q
gdzie:
DEw-zmiana energii wewnętrznej
W-praca
Q-cieplny przepływ energii
Zmiany energii wewnętrznej:
Zmiana energii wewnętrznej ciała w wyniku wykonania pracy przez siły
zewnętrzne
Zapalanie zapałki, termoskop, hamulec
Zmiana energii wewnętrznej w wyniku wymiany ciepła
Gotowanie wody, cieplna armata, strzelający termos
Spadek energii wewnętrznej w wyniku wykonania pracy przez ciało
Rozprężanie gazu w syfonie
Spadek energii wewnętrznej w wyniku ochładzania
Ochładzanie się termoforu
Energia wewnętrzna rośnie, gdy siły zewnętrzne wykonują pracę nad ciałem lub w
wyniku dostarczonego ciepła
Energia wewnętrzna spada, gdy ciało wykonuje pracę lub w wyniku oddania ciepła
otoczeniu
I zasada termodynamiki w technice
1711 maszyna parowa Papina
1765 maszyna parowa J. Watta
1819 pierwszy rejs parostatkiem przez Atlantyk
1830 pierwsza kolej żelazna Stephensona
1928 silnik rakietowy F. Opel
1895 – 1903 rakiety Ciołkowskiego
silniki spalinowe Otto, Carnot, Benz, Diesel (1893)
1959 silnik Vankla