Elementy kinetycznej teorii gazów i termodynamiki Powtórzenie

Powtórzenie Podstawowe założenia teorii kinetyczno- molekularnej budowy ciał i zjawiska potwierdzające ich słuszność; Mikroskopowy obraz gazu; Energia wewnętrzna; Pierwsza zasada termodynamiki; Silniki cieplne i druga zasada termodynamiki.

Podstawowe założenia teorii kinetyczno- molekularnej budowy ciał Wszystkie ciała zbudowane są z cząsteczek (molekuł); Cząsteczki (molekuły) pozostają w bezustannym, chaotycznym (nieuporządkowanym) ruchu, zwanym ruchem cieplnym (termicznym).

Zjawiska potwierdzające istnienie cząsteczek Dyfuzja, czyli samorzutne rozprzestrzenianie się cząsteczek jednego ciała między cząsteczkami drugiego ciała. Parowanie, czyli proces, w którym cząsteczki opuszczają powierzchnię cieczy. Ruchy Browna, czyli drobiny pyłku kwiatowego zawieszone w wodzie, które są w nieustannym, chaotycznym ruchu, zamiast pozostawać w spoczynku.

Mikroskopowy obraz gazu Gaz doskonały jest idealizacją gazów rzeczywistych, która polega na przyjęciu dwu założeń: Pomiędzy cząsteczkami gazu doskonałego nie działają siły wzajemnego przyciągania; Podczas zderzeń cząsteczki gazu doskonałego zachowują się jak doskonale sprężyste kulki, o znikomo małych rozmiarach w porównaniu do rozmiarów naczynia.

Mikroskopowy obraz gazu W danej temperaturze szybkości poszczególnych cząsteczek gazu są różne. Średnia szybkość cząsteczek gazu jest tym większa, im wyższa jest jego temperatura. Temperaturę możemy wyrażać w skali Celsjusza i w skali Kelvina: 0K= -273 oC Zero bezwzględne (0 K)- temperatura w której zanika ruch cząsteczek.

Energia wewnętrzna Jeżeli dodamy do siebie średnie energie kinetyczne wszystkich cząsteczek gazu doskonałego, to otrzymamy energię, którą fizycy nazwali energią wewnętrzną, oznaczaną literą U. Można ją także obliczyć, mnożąc średnią energię kinetyczną cząsteczki przez liczbę wszystkich cząsteczek.

Pojęcie ciepła Ciepłem nazywamy część energii wewnętrznej ciała, która z ciała o temperaturze wyższej przekazywana jest do ciała o temperaturze niższej. O kierunku przekazywania ciepła decyduje tylko to, które z ciał ma wyższą temperaturę

Pierwsza zasada termodynamiki Przyrost energii wewnętrznej ciała jest równy sumie dostarczonego ciału ciepła i wykonanej nad nim pracy: U=Q+W, gdzie U- przyrost energii wewnętrznej Q- ciepło W- praca

Silniki cieplne Teoretyczne zasady działania silnika cieplnego przedstawił francuski inżynier fizyk Sadi Carnot (1796- 1832). Według tych zasad każdy silnik cieplny będzie mógł w sposób ciągły zamieniać ciepło na pracę, jeżeli będzie działał zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku:

Schemat działania silnika cieplnego W A (T1) Źródło ciepła B (T2) chłodnica Q1 Q2

Sprawność silnika Sprawność silnika oznaczaną grecką literą eta: η obliczamy jako iloraz otrzymanej z silnika pracy (W=Q1-Q2) do pobranego przez silnik ciepła (Q1): η =(Q1-Q2) / Q1 Teoretyczna sprawność idealnego silnika cieplnego nie może osiągnąć wartości 1 (lub 100%), ponieważ licznik tego ułamka jest zawsze mniejszy od mianownika: (T1-T2) / T1

II zasada termodynamiki Ciepło może stale zamieniać się w pracę jedynie podczas przechodzenia z ciała o temperaturze wyższej (czyli ze źródła) do ciała o temperaturze niższej (czyli do chłodnicy), przy czym na pracę zamienia się jedynie część przechodzącego ciepła.

Budowa i zasada działania Silnik spalinowy tłokowy czterosuwowy z zapłonem iskrowym.