Przemiana odwracalna- to taka przemiana, kiedy możliwy jest powrót do stanu początkowego układu i otoczenia. Jeżeli którykolwiek z warunków nie jest spełniony, to przemiana nie jest odwracalna.
Obieg termodynamiczny- jest to zespół przemian charakteryzujący się identycznością stanu początkowego i końcowego.
Masa – jest właściwością materii decydującą o bezwładności i grawitacyjnym oddziaływaniu sił.
Siła – F jest wielkością fizyczną , której oddziaływanie na masę swobodną powoduje jej przyspieszenie zgodnie z równaniem Newtona F=M*a
Ciśnienie –p -jest to stosunek siły ,działającej prostopadle na powierzchnię do tej powierzchni p=F/S
Temperatura –T jest parametrem stanu określającym zdolność do przekazywania ciepła.
Objętość –V wielkość określająca część przestrzeni zajętą przez substancję
Ciepło jest wielkością energetyczną, która stanowi formę przekazywania energii między układami o różnych wartościach temperatury, nie jest ono funkcją stanu, lecz funkcjonałem drogi przejścia między dwoma stanami
Ciepło właściwe jest to ciepło odniesione do jednostki masy i temperatury c=dq/dT. Ciepło całkowite określamy ze wzoru
Ciśnienie – definiujemy jako stosunek siły do powierzchni p=F/S gaz znajdujący się w naczyniu zamkniętym , wywiera ciśnienie na jego ścianki. Ciśnienie to pochodzi od siły uderzeń cząstek gazu o ścianki naczynia. Dla jednej cząstki o masie Mc poruszającej się wewnątrz naczynia z prędkością w możemy napisać równanie Newtona –Mcdw=Fdt w którym dw oznacza zmianę prędkości w czasie dt w razie napotkania przeszkody na którą cząstka podziała z siłą F. Jeżeli w m3 znajduje się n cząsteczek o prędkości wirowania w to dla każdej cząstki można napisać równanie opisujące zderzenia sprężyste , jeżeli odpowiednio przyjmiemy średnią wartość siły F i scałkujemy to otrzymamy 2Mcw1=F1Dt . Po odpowiednim przekształceniu i założeniu że wyrażenie Mcw2/2 określa energię kinetyczną cząstki. Ostatecznie korzystając z tego że zderzenia drobin są sprężyste i brak jest wymiany energii z otoczeniem wówczas pV= const jest to prawo Boyle’a-Mariottre’a.
Prawo Gay Lucassa mówi, że przy stałym ciśnieniu gazu stosunek objętości gazu do jego temperatury jest wielkością stałą V/T=const
Wykorzystują c to możemy zapisać ogólną postać równania gazu jako pv=RT R wielkość stała dla danego gazu i nosi nazwę szczególnej stałej gazowej. Po pomnożeniu obu stron równania przez masę czynnika M otrzymamy pV=MRT równanie to można sprowadzić do jednego kilomola czynnika pVm=mRT
Vm – objętość kilomola gazu
m- masa kilomola
Korzystając z prawa Avogarda, że przy jednakowych warunkach czyli przy jednakowym ciśnieniu i temperaturze znajduje się tyle samo cząsteczek niezależnie od rodzaju gazu wówczas mR=(PNV/TN )=8315(J/kmol*K)
Wielkość mR=Rm jest nazywany ogólną stałą gazową , za pomocą której możemy policzyć szczególne stałe gazowe dla rozmaitych gazów w. równania R=8315/m
Jest szczególnym przypadkiem zasady zachowania energii.
W cylindrze znajduje się gaz, który odbywa dowolną przemianę. Podczas przesunięcia 1-2 zostało udzielone gazowi z zewnątrz ciepło Qz1-2 i jednocześnie gaz wykonał pracę zewnętrzną Lz1-2.
DEu=Qz1-2-Lz1-2
Równanie Qz1-2=U2-U1+Lz1-2 nazywamy równaniem pierwszej zasady termod. Zapisanym za pomocą ciepła zewnętrznego i pracy zewnętrznej.
-pierwsza postać
ciepło dostarczone do układu jest równe sumie przyrostu energii wewnętrznej tego układu i wykonanej przez ten układ pracy absolutnej. Q1-2=U2-U1+L1-2
Jeżeli pracę absolutną wyrazimy za pomocą równania
L1-2=Lt1-2-p1V1+p2V2 otrzymamy
-druga postać Q1-2=I2-I1+Lt1-2
ciepło dostarczone do układu jest równe sumie przyrostu entalpii układu i wykonanej przez ten układ pracy technicznej.
Praca absolutna-jest to praca jaką wykonuje czynnik termodynamiczny ekspandując od objętości V1 do objętości V2
Praca techniczna- jest to pojęcie wynikające z pojęcia pracy absolutnej, dotyczy tylko przypadku maszyny przepływowej , tj. Pracującej w ukł. Otwartym, przy wymianie czynnika termicznego .Jest to więc praca absolutna pomniejszona o pracę przetłaczania czynnika.
Energia wewnętrzna- jest funkcją stanu ciała. Oznacza się ją literką U i mierzy w J lub kJ. E. W. Jest energią cząstek tworzących substancję układu i składa się z wielu elementów. Jako ważniejsze składniki uważamy:
-energię ruchu postępowego , obrotowego drobin
-energię ruchu drgającego atomu w drobinie
-energię przyciągania drobin
-energię chemiczną
-energię jądrową.
W termodynamice nie uwzględnia się wszystkich jej składowych, przyjmuje się że zależy od temperatury , objętości i ciśnienia. Dla gazu doskonałego E.W. zależy tylko od temperatury. W trakcie procesów energia może zmieniać swoją wartość o przyrost energii wewnętrznej.-DU1-2=U2-U1 gdzie U2,U1- energia wewnętrzna czynnika w stanie 1i2.
Entalpia-w termodyn. , w obliczeniach , spotyka się często sumę u+pv i z tego względu oznaczono ją oddzielnym
symbolem „ i ” i nazwano entalpią. Entalpia jest także znamieniem stanu, gdyż zarówno „ u ” jak i „p” oraz „v”, są znamionami stanu. Równanie i=u+pv nazywamy równaniem def. entalpii. Dla gazu doskonałego u=cvT a pv=RT więc i=(cv+R)T, czyli dla gazu doskonałego wzór określający entalpię przyjmuje postać i=cpT.
Entropia. Rozpatrując całkę kołową tzw. całkę Clausiusa
można wykazać , że wartość określonej całki òdQ/T nie zależy od drogi całkowania. Istnieje więc dla każdego ciała funkcja S , której różnica S2-S1=1ò2 dQ/T. Funkcję tę nazywamy entropią. Wzór określający entropię właściwą gazu doskonałego przyjmuje postać s=cvlnT+Rlnv+const. Funkcja s jest określona dla określonego T i v, czyli entropia jest określona, gdy jest określony stan ciała, jest więc znamieniem stanu. Jednostką miary dla entropii właściwej jest kJ*kg-1*K-1.
Wzory definicyjne entropii
S=cvlnT/T0+RlnV/V0
S=cplnT/T0+Rlnp/p0
S=cvlnp/ p0+R0lnV/V0
Wzory na ciepło: Q1-2=1ò2 Tds
Q1-2=m1ò2 Tds
Mieszaniny gazów- rozpatrując mieszaniny , przyjmując następujące oznaczenia; M – masa mieszaniny Mi – masa i-tego składnika V- objętość mieszaniny V1 objętość i-tego składnika pi – cićnienie i-tego składnika. Mieszanina gazów może być określona przez udziały masowe lub objętościowe poszczególnych składników - –dział masowy i-tego składnika mi=Mi/M
- udział objętościowy i-tego składnika ui= Vi/V
Przemiana izochoryczna- Linię odwzorowującą przemianę izochoryczną nazywamy izochorą V=const LV1-2=1ò2pdv=0 praca techniczna przemiany LtV1-2= --1ò2Vdp=V(p1-p2) Ciepło przemiany izochorycznej na podst. I z.t. wyniesie Qv1-2=U2-U1 lub qV1-2=1ò2mcVdt
Przemiana izobaryczna- p=const Przemianę izobaryczną możemy realizować na przykład w cylindrze z ruchomym tłokiem. Na skutek ogrzewania gazu objętość wzrasta od V1 do V2 a temperatura od t1 do t2 wykonana przez gaz praca absolutna wynosi LP1-2= 1ò2pdV= p(V2-V1)
Praca techniczna LTP1-2=-1ò2Vdp=0 ciepło przemiany izobarycznej QP1-2=I2-I1 lub QP1-2=1ò2mcPdT
Przemiana izotermiczna T=const
Jeżeli gaz zwiększa swoją objętość a chcemy aby jego temperatura pozostała niezmieniona to należy go odpowiednio dogrzewać. Praca absolutna LT1-2 = 1ò2pdV aby obliczyć całkę należy znaleźć zależność p=p(V) dla T = const przyjmujemy że mamy do czynienia z gazem doskonałym lub pół doskonałym dla którego pV=mRT gdy T,m,R są stałe to pV = const czyli LT1-2 = const1ò2...
maniekchomikuj