1 TERMODYNAMIKA

2 Energia wewnętrzna ciepłoEnergia wewnętrzna: suma wszystkich rodzajów energii wszystkich cząsteczek ciała Ciepło: jest energią przekazywaną między układem a jego otoczeniem na skutek istniejącej między nimi różnicy temperatur

3

4 Zasady termodynamiki Zerowa zasada termodynamiki: Jeżeli ciała 1 i 2 są w równowadze termicznej i ciała 2 i 3 są w równowadze termicznej to ciała 1 i 3 są w tej samej równowadze termicznej.

5 ZASADY TERMODYNAMIKI I zasada termodynamiki: Ciepło pobrane przez układ jest równe wzrostowi energii wewnętrznej układu plus pracy wykonanej przez układ nad otoczeniem zewnętrznym. Widzimy, że zmiana energii wewnętrznej związana jest z ciepłem pobieranym (dQ>0) lub oddawanym (dQ<0) przez układ oraz z pracą wykonaną przez układ (dW>0) lub nad układem (dW<0)

6 MECHANIZMY PRZEKAZYWANIA CIEPŁAPrzewodnictwo cieplne k – przewodność cieplna właściwa

7 zachodzi w płynach – ciecze i gazy Promieniowanie Konwekcja zachodzi w płynach – ciecze i gazy Promieniowanie za pośrednictwem fal elektromagnetycznych Moc promieniowania emitowanego przez ciało w postaci fali elektromagnetycznej: – stała Stefana-Boltzmana ε – zdolność emisyjna powierzchni ciała

8 TEMPERATURA Skalarna wielkość fizyczna, która jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek Skale temperatur

9 Ciepło właściwe i ciepło moloweIlość ciepła ΔQ pobrana przez ciało w procesie ogrzewania ΔQ=mcΔT c – ciepło właściwe m = n M M – masa molowa ΔQ=nMcΔT Mc = C – ciepło molowe ΔQ=nCΔT

10 WŁASNOŚCI GAZU DOSKONAŁEGOGaz doskonały – zwany gazem idealnym jest to gaz spełniający następujące warunki: cząsteczki gazu traktujemy jak punkty materialne o pomijalnie małej objętości w stosunku do objętości gazu zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste cząsteczki oddziałują tylko w momencie zderzeń między zderzeniami cząsteczki poruszają się ruchem jednostajnym prostoliniowym

11 RÓWNANIE STANU GAZU Parametry stanu gazu: p – ciśnienie [Pa] V - objętość [ ] T – temperatura [K]

12 PODSTAWOWY WZÓR KINETYCZNEJ TEORII GAZÓW- średnia energia kinetyczna cząsteczki gazu Ekwipartycja energii : średnia energia kinetyczna na każdy stopień swobody jest taka sama dla wszystkich cząsteczek. i – ilość stopni swobody

13 Modele cząsteczek występujących w teorii kinetycznejHel - przykład cząsteczki jednoatomowej Tlen - przykład cząsteczki dwuatomowej Metan – przykład cząsteczki wieloatomowej.

14 PRZEMIANY GAZU DOSKONAŁEGOPrzemiana izotermiczna T=const Przemiana izobaryczna p=const Przemiana izochoryczna V=const Przemiana adiabatyczna Q=0

15 PRACA W PRZEMIANACH GAZOWYCHPraca wykonana w przemianach gazowych liczbowo odpowiada polu zawartemu pod wykresem przemiany w układzie współrzędnych p(V)

16 SILNIK cieplny

17 ENTROPIA Entropia jest miarą nieuporządkowania układu cząstek. Im większy jest stan nieporządku położeń i prędkości w układzie tym większe prawdopodobieństwo, że układ będzie w tym stanie. Z definicji entropia S układu jest równa S = k ln gdzie k - stała Boltzmana,  - prawdopodobieństwo, że układ jest w danym stanie (w odniesieniu do wszystkich pozostałych stanów). S  0

18 Entropia S jest termodynamiczną funkcją zależną tylko od początkowego i końcowego stanu układu, a nie od drogi przejścia pomiędzy tymi stanami

19 II zasada termodynamikiRównoważne sformułowania tej zasady: Nie można zbudować perpetum mobile drugiego rodzaju. Gdy dwa ciała o różnych temperaturach znajdą się w kontakcie termicznym, wówczas ciepło będzie przepływało z cieplejszego do chłodniejszego. Nie można zbudować silnika cieplnego, który w całości zamieniałby dostarczone ciepło na pracę W układzie zamkniętym entropia nie może maleć.