ERMODYNAMIKA Nauka o ciele i rocesach cielnych Bada zjawiska cielne i rocesy mające charakter rzemian energetycznych Dwa odejścia: - termodynamika klasyczna - doświadczalna (fenomenologiczna) - termodynamika statystyczna - teoretyczna
ERMODYNAMIKA KLASYCZNA Bada rocesy cielne z makroskoowego unktu widzenia Wielkości charakterystyczne: - temeratura - K - ciśnienie - Pa - V objętość - m 3 - n ilość substancji - mol - S entroia - J/K - Q cieło - J - W raca - J - srawność - -
EMPERAURA Wielkość fizyczna będąca miarą ogrzania ciała - arametr stanu Pomiar temeratury wymaga zastosowania 1) ciała termometrycznego substancji której właściwości zależą od temeratury: - długość - ciśnienie - oór - kolor - kształt 2) skali temeratury
SKALE EMPERAUR -1592 1603 ierwszy termosko cieczowy - Galileusz rzyrząd do oceny temeratury, nie mający wyskalowanej odziałki -skala Fahrenheita 1724 0 temeraturę mieszaniny lodu, wody i salmiaku (NH 4 Cl), 32 krzenięcie wody, 96 temeraturę ciała zdrowego człowieka, 212 temeratura wrzenia wody. -skala Celsjusza 1742 0 wrzenie wody, 100 krzenięcie wody. 1850 M. Strömer odwrócił te wartości
-skala Kelwina 1848 (W. homson (lord Kelvin)) - 273,16 temeratura unktu otrójnego wody - 1/273,16 kelwin (K) - 0 temeratura zera absolutnego - w określeniu innych temeratur omocnicze są temeratury wzorcowe
Rodzaj substancji PUNKY SAŁE DEFINICYJNE MS 90 Rodzaj unktu 3 He V 3 5 b MS 90 { 90 } K {t 90 } C 270,15 268,15 e H 2 13,8033 259,3467 e H 2 (lub He) e H 2 (lub He) V (lub użycie G) V (lub użycie G) 17 c 256,15 20,3 C 252,85 Ne 24,5561 248,5939 0 2 54,3584 218,7916 Ar 83,8058 189,3442 Hg 234,3156 38,8344 H 2 O 273,16 0,01 Ga F 302,9146 29,7646 In C 429,7485 156,5985 Sn C 505,078 231,928 Zn C 692,677 419,527 Al C 933,473 660,323 Ag C 1234,93 961,78 Au C 1337,33 1064,18 Cu C 1357,77 1084,62 a Mieszanina orto- i arawodoru w równowadze; b dowolna temeratura z tego zakresu; c unkt stosowany rzy wzorcowaniu latynowego termometru oorowego; V ciśnienie ary nasyconej 3He lub 4He; unkt otrójny; G termometr gazowy helowy; Wx wrzenie od ciśn. 33 330,6 Pa; W wrzenie, R unkt rosy, F tonienie, C krzenięcie (wszystkie od ciśn. 101 325 Pa)
SPOSOBY MIERZENIA EMPERAURY 1) ermometr gazowy: 1 2000 K 0V0 nr0 V0 nr 0 0 0 - stałej objętości - stałego ciśnienia 0 0 gdx gdx 0 0 0 unkt otrójny wody 27316, K 0,01 C ara wodna woda lód 611,2 Pa 4,58 mmhg gaz gaz skala ciecz Dx o 0 temeraturze Dx0 zależność objętości i ciśnienia gazu od temeratury Dx 0 A rtęć Dx A B B R R różnia ruchome ramię
2) ermometry dylatacyjne: - cieczowe 70 1000 K entan: 70 300 K sirytus: 200 350 K rtęć: 240 700 K - ciał stałych skala kailara zbiornik wyełniony cieczą 3) ermometry odkształceniowe bimetalowe rozszerzalność temeraturowa cieczy i ciał stałych
4) ermometry oorowe metalowe: 0,5 1800 K latynowe, miedziane R R termistorowe: 200 1300 K io 2 i MgO; Ge + domieszki; MgAl 2 O 4 R (R ) R zależność ooru elektrycznego od temeratury
5) ermoary ogniwa termoelektryczne metal B Bi Cu Fe Cu Fe Ag Pt PtRh Cu konstantan 1 V U = V 1 V 0 V 1 V 0 0 metal A zjawisko termoelektryczne - owstawanie kontaktowej różnicy otencjałów na złączu 2 różnych metali
6) ermometria magnetyczna: 10-6 1 K Cu; Pt zmiany odatności magnetycznej idealnego aramagnetyka: ~ 1 7) Metody otyczno-gazowe: oniżej 0,001 K rędkość cząsteczek gazu zależy od temeratury obszar wyełniony gazem rozszerza się tym szybciej, im jest gorętszy
8) ermokolory: 200 1000 K nieorganiczne substancje termochromowe; ciekłe kryształy zmiany barwy rzy rzemianach fazowych
9) Pirometry: 200 +10000 K a) otyczne: 600 10000 K jasność ciała orównywana jest z jasnością wzorca - żarzonym włóknem o określonej temeraturze b) całkowitego romieniowania 200 tys. K mierzona jest ilość energii docierającej od świecącego ciała całkowite natężenie romieniowania zależy od temeratury ciała rawo Stefana-Boltzmana a) wielobarwne: 200 tys. K badane jest natężenie światła dla kilku długości fal rozkład widmowy emitowanego światła zależy od temeratury rawo Plancka
PROMIENIOWANIE CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO 1 2 3 1 2 3
9) oniki: 600 3000 K a) wskaźniki irometryczne: tonienie substancji b) stożki Segera (stożki irometryczne): mięknięcie substancji tonienie substancji
CIŚNIENIE
SPOSOBY MIERZENIA CIŚNIENIA 1) Barometr rtęciowy zamknięty 2) Barometr rtęciowy otwarty 3) Aneroid 4) Hisometr 5) Próżniomierz komensacyjny 6) Próżniomierz jonizacyjny
800 mm 760 mmhg DOŚWIADCZENIE ORRICELLIEGO 1643 rtęć różnia rtęć ciśnienie słua rtęci ciśnienie atmosferyczne =760 mmhg =1013hPa
PRAWA GAZÓW DOSKONAŁYCH 1) Boyle a Mariotte a 1662-1676 0 V 0 V const V 0 V 0 V const V rzemiana izotermiczna
2) Charlesa 1789 0 V 0 V 0 V const const 0 0 rzemiana izochoryczna
3) Gay-Lussaca 1802 0 0 V 0 V V const V const V V 0 0 rzemiana izobaryczna
4) Claeyrona 1834 V nr - n liczba moli gazu - R=8,31447 J/(mol K) stała gazowa 5) Van der Waalsa 1873 an V 2 2 V nb nr Równanie to dotyczy gazów rzeczywistych i uwzględnia: - rzyciąganie omiędzy cząsteczkami (stała a) - objętość wyłączoną z ruchu cząsteczek (stała b)