Pierwsza i druga zasada termodynamiki.
Jaki jest sens fizyczny tego równania? E= W Zmiana energii ciała równa jest pracy wykonanej nad tym ciałem przez siły zewnętrzne lub przez to ciało.
Kiedy praca jest wykonywana nad ciałem przez siły zewnętrzne? Np. gdy nakręcam spręŝynę zegarka, to JA wykonuję pracę NAD spręŝyną. Jej energia w tej sytuacji rośnie.
Kiedy praca jest wykonywana przez ciało? Np. gdy spręŝyna przesuwa wskazówki zegarka. Jej energia w tej sytuacji maleje.
Pierwsza zasada termodynamiki. Zmiana energii wewnętrznej ciała równa jest sumie pracy wykonanej nad ciałem przez siły zewnętrzne lub przez ciało i energii przekazanej w sposób cieplny. U = W+ Q U zmiana energii wewnętrznej W praca Q energia przekazana w sposób cieplny
Co to znaczy energia przekazana w sposób cieplny? W sposób cieplny, czyli poprzez przewodnictwo cieplne, konwekcję lub promieniowanie.
Pierwsza zasada termodynamiki określa cztery moŝliwości zmiany energii wewnętrznej: 3. Wzrost energii wewnętrznej ciała uzyskany poprzez wykonanie pracy nad tym ciałem w obecności sił tarcia. 1. Wzrost energii wewnętrznej ciała uzyskany poprzez dostarczenie energii w sposób cieplny. U = W+ Q 4. Zmniejszenie energii wewnętrznej ciała wywołane wykonaniem pracy przez to ciało. 2. Zmniejszenie energii wewnętrznej ciała wywołane odebraniem energii w sposób cieplny.
Przykłady: 1. Ogrzanie garnka z wodą na palniku gazowym. 2. Ochłodzenie butelki wody mineralnej w lodówce. 3. Rozgrzewanie się wiertła wiertarki w trakcie wiercenia. 4. Silniki cieplne (parowy, spalinowy, odrzutowy, rakietowy)
Silnik parowy
Silnik spalinowy
Silnik rakietowy
Silnik odrzutowy (strumieniowy)
Silnik turboodrzutowy
Perpetuum mobile pierwszego rodzaju (z łac. wiecznie ruchome) hipotetyczna maszyna, której zasada działania, sprzeczna z prawami fizyki, umoŝliwiałaby jej nieustanną pracę bez pobierania energii z zewnętrznego źródła.
Silnik pobiera energię ze źródła ciepła (Q 1 ). Część energii zostaje zamieniona na pracę (W), pozostała energia (Q 2 ) zostaje oddana chłodnicy.
Sprawność silnika określa jaką część energii pobranej ze źródła ciepła silnik zamienia na pracę. η = W Q 1 100% lub η = Q 1 Q 1 Q 2 100%
Czy moŝna zbudować silnik, który zamieniałby całą pobraną energię na pracę?
Druga zasada termodynamiki: NiemoŜliwy jest taki proces, którego jedynym rezultatem byłoby pobranie ciepła ze źródła o temperaturze wyŝszej i zamiana tego ciepła w całości na pracę. inaczej NiemoŜliwe jest zbudowanie silnika o 100% sprawności.
Perpetuum mobile drugiego rodzaju hipotetyczna maszyna, której zasada działania, sprzeczna z prawami fizyki, która umoŝliwiałaby jej zamianę całego ciepła pobranego ze źródła na pracę.
Proces odwracalny proces, w wyniku którego zmieniający swój stan układ ciał wraca bez wykonania pracy przez siły zewnętrzne do stanu początkowego. Czy te procesy (ruch oscylatora) w rzeczywistym przypadku są odwracalne?
W rzeczywistym przypadku, aby przywrócić stan początkowy układu wymagane jest dostarczenie energii. W naszym otoczeniu występują wyłącznie procesy nieodwracalne.
Czy uporządkowanie naszego otoczenia rośnie czy maleje?
Entropia wielkość fizyczna (symbol S) będąca miarą nieuporządkowania. Q S =, [ S] = 1 T J K Samorzutna zmiana stanu układu zawsze prowadzi do wzrostu jego entropii. (inne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki) Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888)
Jak zmienia się entropia szklanki i jej zawartości? Jak zmienia się entropia otoczenia? Jaka jest sumaryczna zmiana entropii?