Podstawy termodynamk Temperatura cepło Praca jaką wykonuje gaz I zasada termodynamk Przemany gazowe zotermczna zobaryczna zochoryczna adabatyczna
Co to jest temperatura? 40 39 38 Temperatura (K) 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 -6-7 -8-9 początek wszechśwata pojęce zwązane z naszym odczucem cepła zmna każde cało zyczne ma własność zwaną temperaturą - kedy dwa cała są w równowadze termcznej to maja tę samą temperaturę jednostka podstawowa w układze SI to K (kelwn) jest marą ruchu ceplnego cząstek t. jest proporcjonalna do średnej energ knetycznej cząstek. dolny lmt ( 0 K ) zero absolutne! E = kt najwyższa temp. w lab. centrum słońca powerzchna słońca topnene wolramu zamarzane wody (273K) średna wszechśwata teraz (3K) wrzene helu-3 k rekordowa nska temp. 2
Temperatura cepło Zmana temperatury układu zwązana jest z przepływem energ z lub do otoczena energa ta zwana jest cepłem otoczene TO otoczene układ TS Q Znak Q jest sprawą umowną, tutaj będzemy stosować że jest ono dodatne gdy układ pobera cepło otoczene układ TS TS > TO TO TO układ TS Q TS = TO TS < TO Q<0 Q=0 Q>0 ujemne dodatne Cepło jest ormą energ która przepływa pomędzy układem a jego otoczenem spowodowanym różncą temperatur Cepło praca ne są cecham układu, opsują przepływ energ (przecwne do temperatury, która charakteryzuje układ jest parametrem stanu układu) Jednostka cepła to J (dżul), dawnej używano kalor 1 cal = 4.1860 J
Absorpcja cepła De. pojemnośc ceplnej C Q = C T = C (T T) temp. końcowa - temp. początkowa Q C= T T De. cepła właścwego c (na jednostkę masy) Q = c m T = c m (T T) Q m(t T ) [J/(kg K)] Q c= n(t T ) [J/(mol K)] c= masa De. cepła właścwego molowego c Q = c n T = c n (T T) lczba mol substancj [J/K] Jeśl Q było wyznaczone w przemane zochorycznej to wyznaczone cepło właścwe oznaczamy przez cv Jeśl Q było wyznaczone w przemane zobarycznej to wyznaczone cepło właścwe oznaczamy przez cp
Praca jaką wykonuje gaz przy ogrzewanu chłodzenu dw = F ds = ( pa)(ds ) = p ( A ds ) = p dv V W = p dv V dostarczane/odberane cepło powoduje że gaz wykonuje pracę przesuwając tłok Kontroler temp dw = W>0 cśnene p zolacja Odbornk cepła W>0 W>0 wartość pracy ( przekazywanego cepła) zależy od sposobu przemany od stanu początkowego () do stanu końcowego () (zależy od drog przemany) okazuje sę, że różnca Q W jest taka sama dla każdej z tych przeman W<0 W>0 objętość V
I zasada termodynamk W zolowanym układze różnca pomędzy pracą wykonaną przez gaz a cepłem dostarczonym do układu w danej przemane termodynamcznej jest równa zmane energ wewnętrznej gazu du = δ Q δ W U zależy wyłączne od ostatecznych zman stanu gazu (temperatury,cśnena objętośc) ne zależy od sposobu w jak nastąpła przemana tzn. U jest jednoznaczną unkcją stanu gazu ( U = U - U) Energa wew. zawera w sobe energe wszystkch postac ruchów wewnętrznych w układze (energę ruchu postępowego obrotowego wszelkch oscylacj cząstek) oraz energę oddzaływana wzajemnego wszystkch cząstek I zasada termodynamk jest zasadą zachowana energ dla procesów termodynamcznych Zmana energ wew. En. wew. gazu doskonałego sprowadza sę tylko to energ knetycznej wszystkch rodzajów ruchu cząsteczek gazu
Izoprocesy Proces zotermczny przemana w której temperatura jest stała T = const. zatem gaz wykonuje pracę która równa sę V W= P V V V V nrt pdv = dv = nrt ln V V V w tej przemane pv = const. (wynka to z pv=nrt ) zmana energ wewnętrznej jest równa 0 Uwaga! Zmanę en. wew. dla gazu doskonałego można zawsze polczyć z : U = n cv (T T ) U= 0 zatem Q= W tutaj cepło jest całkowce zamenone na pracę
Izoprocesy Proces adabatyczny układ ne wymena cepła z otoczenem Q = 0 U= W praca gazu odbywa sę kosztem jego P V energ wewnętrznej jednocześne spełnone jest: U = n cv (T T ) zolacja
Izoprocesy Proces adabatyczny du = pdv, du = cv dt adabata dp + p c p dv = 0 cv V γ pv = const. zoterma cśnene p n dt = dv, pv = nrt cv p dv + V dp = nr dt cp γ = cv c p cv = R T = 700K T = 500K T = 300K objętość dla gazu doskonałego
Izoprocesy Proces zochoryczny Przemana w której objętość jest stała dv = 0, V =const. zatem gaz ne wykonuje pracy W = 0; dw = p dv =0 U= Q P zmana energ wewnętrznej wołana jest dostarczanem/oberanem V cepła do/z układu w tej przemane p/t = const. (wynka to z pv=nrt) jednocześne spełnone jest: U = n Cv (T T )
Izoprocesy Proces zobaryczny Przemana w której cśnene jest stałe p = const. zatem gaz wykonuje pracę która równa sę V P W = p dv = p (V V ) V V zmana energ wewnętrznej wołana jest dostarczanem/oberanem cepła do/z układu w tej przemane p/t = const. (wynka to z rów. pv=nrt) U = Q W = n C p (T T ) p (V V ) U = n Cv (T T )