&;Anna Bek 2006

TERMODYNAMIKA



    Procesy termodynamiczne w gazie doskonałym.



  • Pierwsza zasada termodynamiki.

    •

    I zasada termodynamiki - przyrost energii wewnętrznej układu termodynamicznego w dowolnym procesie jest równy sumie pracy wykonanej nad układem przez siły zewnętrzne i dostarczonego do układu ciepła.


    lub

     

    (1)

    Gdzie:

    Q - ciepło dostarczone do układu,
    W - przyrost energii wewnętrznej układu termodynamicznego,
    W - praca wykonana nad układem,



  • Ciepło.

    •

    Ciepło :

     

    (2)

    Gdzie:

    Q - ilość ciepła dostarczonego ciału,
    m - masa ciała,
    cw - ciepło właściwe substancji,



  • Równanie stanu gazu doskonałego ( równanie Clapeyrona ).

    •

    Równanie Clapeyrona


     

    (3)

    Gdzie:

    p - ciśnienie gazu,
    V - objętość gazu,
    T - temperatura w skali względnej( Kelwina),
    R - uniwersalna stała gazowa,
    n - liczba moli gazu,



  • Przemiana izobaryczna.

    •


    Prawo Gay'a Lussaca - w przemianie izobarycznej objętość danej masy gazu doskonałego jest wprost proporcjonalna do temperatury tego gazu.

    p = const.

     

    (4)



  • Przemiana izochoryczna.

    •


    Prawo Charlesa - w przemianie izochorycznej ciśnienie danej masy gazu doskonałego jest wprost proporcjonalne do temperatury gazu.


     

    = const.

    (5)


     

    (6)



  • Przemiana izotermiczna.

    •


    Prawo Boyle'a Mariotta - w przemianie izotermicznej ciśnienie danej masy gazu doskonałego jest odwrotnie proporcjonalne do objętości tego gazu.


     

    T = const.

    (7)


     

    pV = const.

    (8)



  • Przemiana adiabatyczna.

    •


    Równanie określające przemianę adiabatyczną nosi nazwę równania Poissona.


     

    pV = const.

    (9)


     

    (10)




      Teoria kinetyczno-molekularna gazów.



  • Podstawowy wzór teorii kinetyczno-molekularnej.

    •
     

    (1)

    Gdzie:

    p,V - ciśnienie i objętość gazu doskonałego,
    N - liczba cząsteczek gazu,
    k - stała Boltzmana,



  • Cykl Carnota.

    •

    Silnik cieplny wykonuje pracę kosztem części ciepła pobranego ze źródła. Pracę każdego silnika można przedstawić jako zamknięty cykl przemian tzw. ciała roboczego. Sprawność silnika pracującego w dowolnym cyklu przemian :


     

    (2)

    Gdzie:

    Q1 - suma ciepeł pobranych ze źródła,
    Q2 - suma ciepeł oddanych do chłodnicy,
    W - praca uzyskana w jednym cyklu,


    W zamkniętym cyklu przemian podczas przynajmniej jednej z nich ciepło musi być oddane do chłodnicy dlatego sprawność każdego silnika cieplnego jest zawsze mniejsza niż 100 procent. Sprawność idealnego silnika Carnota można wyrazić przez różnicę temperatur bezwzględnych jego źródła i chłodnicy :

     

    (3)

    Gdzie:

    T - temperatura,



  • Druga zasada termodynamiki.

    •

    II zasada termodynamiki - procesy w przyrodzie zachodzą w jednym kierunku od stanów mniej prawdopodobnych do stanów bardziej prawdopodobnych. Nie jest możliwe skonstruowanie silnika cieplnego pracującego cyklicznie, którego jednym rezultatem działania byłoby pobieranie ciepła ze źródła i wykonywanie równoważnej mu pracy.



  • Entropia. Zasada wzrostu entropii.

    •

    Entropia - jest miarą nieuporządkowania ciała lub układu ciał. Jest funkcją stanu ciała lub układu, oznacza to że, układ pozostający w określonym stanie ma określoną entropię niezależnie od tego, w jaki sposób został do tego stanu doprowadzony.


     

    (4)

    Gdzie:

    d S - przyrost entropii układu odizolowanego, który w odwracalnym procesie małej zmiany stanu pobiera ciepło w temperaturze T,
    Q - przyrost energii wewnętrznej układu termodynamicznego,
    W - praca wykonana nad układem,



    Przejście do początku