Podstawy termodynamiki

Prezentacja na temat: "Podstawy termodynamiki"— Zapis prezentacji:

1 Podstawy termodynamiki

2

3 Układ termodynamiczny

4 Układ otwarty, zamknięty i izolowany

5 Parametry stanu Stan układu - charakteryzuje własności układu i określony jest poprzez wartości parametrów stanu.

6 Stan równowagi układu Stan równowagi układu - stan, w którym wszystkie parametry stanu mają określone wartości i pozostają niezmienne, jeśli nie zmieniają się warunki zewnętrzne, w jakich znajduje się układ.

7 Przemiany (procesy) termodynamiczne
Przemiana termodynamiczna - zmiana stanu układu, przy której zmienia się wartość przynajmniej jednego z parametrów stanu. Przemiana kwazistatyczna - to taki proces, który może być traktowany jako ciąg stanów równowagowych. Przemiana kwazistatyczna powinna zachodzić nieskończenie powoli.

8 Przemiany termodynamiczne
V p A B Przemiana odwracalna - to taki proces, który może przebiegać w przeciwnym kierunku. Przejście układu od stanu A do stanu B jest procesem odwracalnym, jeśli możliwe jest także przejście ze stanu B do stanu A w taki sposób, że układ oraz jego otoczenie przechodzi przez te same stany pośrednie, ale w odwrotnej kolejności.  Przemiany kwazistatyczne bez tarcia są przemianami odwracalnymi.

9 Przemiany kołowe Przemiana kołowa (cykl) - to proces, w którym układ po przejściu szeregu stanów pośrednich powraca do stanu początkowego. V p A B •

10 Zerowa zasada termodynamiki
Warunkiem koniecznym i wystarczającym równowagi termicznej jest równość temperatur. A C B Jeśli             oraz            , to            

11 Energia wewnętrzna Energia wewnętrzna układu - U
...to energia kinetyczna chaotycznego ruchu cząsteczek, energia potencjalna oddziaływań cząsteczkowych, a także energia spoczynkowa wynikająca z równoważności masy i energii. Energia wewnętrzna układu - U Energia wewnętrzna jest funkcją stanu układu V p • A B U=UB - UA

12 Pierwsza zasada termodynamiki
DEu - zmiana energii układu Ed - energia doprowadzona do układu Ew - energia wyprowadzona z układu Dla układu zamkniętego:

13 Pierwsza zasada termodynamiki - przepływ ciepła

14 Pierwsza zasada termodynamiki - praca
Wu – praca wykonana przez układ przy kwazistatycznej zmianie objętości od Vp do Vk

15 Pierwsza zasada termodynamiki - praca
Fzewn F V=V2 – V1 > 0 Układ wykonuje pracę zwiększając swoją objętość (ekspansja) Fzewn F V=V2 – V1 < 0 Siły zewnętrzne (otoczenie) wykonują pracę nad układem. Objętość układu zmniejsza się (kompresja)

16 Pierwsza zasada termodynamiki - praca

17 Praca w procesie cyklicznym

18 Pojemność cieplna Pojemność cieplna Cc - ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury ciała o jeden kelwin zależy od masy ciała Molowe ciepło właściwe - pojemność cieplna jednego mola substancji. Pojemność cieplna zależy od rodzaju procesu, w którym ciało jest ogrzewane - Q nie jest funkcją stanu.

19 Przemiana izochoryczna
V = const W = 0 p1, T1 p2, T2 Z równania stanu gazu: I zasada termodynamiki: Energia wewnętrzna zależy tylko od temperatury.

20 Doświadczenie Joule’a
Wynik doświadczenia: T = const = 0

21 Energia wewnętrzna W przemianie izochorycznej: CV - ciepło molowe
Dla 1 mola: CV - ciepło molowe Dla nM moli: