TERMODYNAMIKA

Energia wewnętrzna ciepło 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

Zasady termodynamiki Zerowa zasada termodynamiki: Jeżeli ciała 1 i 2 są w równowadze termicznej i ciała 2 i 3 są w równowadze termicznej to ciała 1 i 3 są w tej samej równowadze termicznej.

ZASADY TERMODYNAMIKI I zasada termodynamiki: Ciepło pobrane przez układ jest równe wzrostowi energii wewnętrznej układu plus pracy wykonanej przez układ nad otoczeniem zewnętrznym. 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 CIEPŁA Przewodnictwo cieplne k – przewodność cieplna właściwa

zachodzi w płynach – ciecze i gazy Promieniowanie 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

TEMPERATURA Skalarna wielkość fizyczna, która jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek Skale temperatur

Ciepło właściwe i ciepło molowe Ilość ciepła ΔQ pobrana przez ciało w procesie ogrzewania ΔQ=mcΔT c – ciepło właściwe m = n M M – masa molowa ΔQ=nMcΔT Mc = C – ciepło molowe ΔQ=nCΔT

WŁASNOŚCI 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

RÓWNANIE STANU GAZU Parametry stanu gazu: p – ciśnienie [Pa] V - objętość [ ] T – temperatura [K]

PODSTAWOWY WZÓR KINETYCZNEJ TEORII GAZÓW - średnia energia kinetyczna cząsteczki gazu Ekwipartycja energii : średnia energia kinetyczna na każdy stopień swobody jest taka sama dla wszystkich cząsteczek. i – ilość stopni swobody

Modele cząsteczek występujących w teorii kinetycznej Hel - przykład cząsteczki jednoatomowej Tlen - przykład cząsteczki dwuatomowej Metan – przykład cząsteczki wieloatomowej.

PRZEMIANY GAZU DOSKONAŁEGO Przemiana izotermiczna T=const Przemiana izobaryczna p=const Przemiana izochoryczna V=const Przemiana adiabatyczna Q=0

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

SILNIK cieplny

ENTROPIA Entropia 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). S  0

Entropia S jest termodynamiczną funkcją zależną tylko od początkowego i końcowego stanu układu, a nie od drogi przejścia pomiędzy tymi stanami

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.