Obraz0006

1.2, System i jego stan termodynamiczny

l/>o wolną. czyść maierti nazywamy systemem (lub układem tennodyna mii ztiym), Układ termodynamiczny jest modelem układu rzeczywistego, uwzględniającego tylko te para metry Junak Uuy żujące jego zachowanie. które są Utonie ze względu na jego bilansowanie energetyczne,

System jest wyodrębniony / otoczenia (czyli pozostałej materii) za pomocy granicy (osłony bilansowej), która mo/e być rz.ee żywi sta lub umowna. System (układ) jest obiektem rozważań termodynamicznych. Rozpatrywanym .systemem mo/e być ciało fizyczne, zbiór ciał lub leż całość e/.y część urządzenia technicznego (silnik spalinowy, sprężarka, zbiornik gazu ziemnego, odcinek rurociągu centralnego ogrzewania, kocioł parowy, chłodziarka itp,),

Podział systemów:

□    zamknięty 'jego granicy może przekraczać tylko energia (w postaci ciepłu lub pracy),

□    otwarły (jvr/epływmvy) jego granicę może przekraczać zarówno ener gitt, jak i substancja (np, woda przepływająca przez grzejnik t\o,),

□    adiabatyczny system zamknięty, którego granica nie przepuszcza ciepła, natomiast może ją pizektaczać energia w postaci pracy, co w praktyce oznacza, że temperatura układu (systemu) się nie /mienia (np, ter mon z ciekłym azotem),

Ui izolowany (odosobniony) • granicy układu nie może przekraczać ani energia, ani substancja,

□    jednorodny - cechują go takie same właściwości fizyczne i chemiczne w ca.lej objętości (ciała izotropowe),

□    niejednorodny (anizotropowy) - cechują go lokalnie zmienne lub ukierunkowane właściwości (np. atmosfera ziemska, materiały z „pamięcią", kompozyty itp.).

Stan termodynamiczny systemu jest zespołem chwilowych wartości wszystkich cech odróżniających dany system od innego, czyli znamion (lub parametrów' stanu). By ocenić, czy dana wielkość jest parametrem stanu, wystarczy sprawdzić, czy jej zmiana przy przejściu układu od jednego stanu do drugie go zależy od sposobu realizacji jego przebiegu. Jeśli nie zależ.y, to jest to parametr, w przeciwnym przypadku mamy do czynienia z prac_tą lub ciepłem.

Podział znamion:

□    jakościowe - określane słownie (np. kolor, stan skupienia),

□    ilościowe - wdrażane za pomocą liczb (np. temperatura, masa).

Podział znamion ilościowych:

□    ekstensywne - ich wartość zależy od ilości substancji, można je sumować (np. objętość, energia wewnętrzna, entalpia, entropia).

□    intensywne - ich wartość nie zależy od ilości substancji (np. tempciuiu ra, ciśnienie, entalpia właściwa, entropia właściwa, a także ich odpowiedniki molowe jak. objętość molowa, entalpia molowa).

Rozróżniamy parametry stanu pierwotne, tj. bezpośrednio mierzalne fp,n,i nctry termiczne oraz prędkość) oraz wtórne, które od nich zależą i są określam a zez obliczenia (np. entalpia całkowita, energia wewnętrzna, entropia, egzem ia ■ /.w. funkcje kaloryczne).

Parametry termiczne:

□    temperatura bezwzględna - jako miara intensywności oddziaływań termicznych

T, K " T, "C t ;>7.U5

□    ciśnienie bezwzględne - liczone względem próżni

V    IN

p _A, _v-~ -■ i i’u A Jnr

□    objętość właściwa v lub objętość molowa V

V    nr’ ,, V m¹

V e ....... - - , V .    ......-

m kg    n kmol

(f U

( I A:

( I d

Stan równowagi - stan systemu, w którym każdy parametr ma we w;/>m I m li punktach, niezależnie od czasu, jednakową wartość reprezeiUow.m.i pi ze. ;> Juą liczbę. Ustala się on spontanicznie (samorzutnie) w wyniku działania pi<> .ów wyrównawczych.

Równowaga termodynamiczna - system „martwy*’, parametry M.nin m>. zmieniają swych wartości. Obejmuje ona jednoczesne spełnienie warunku n>w it iwagt mechanicznej (wypadkowa sił i momentów jest równa zeru ), lemm/m uówność wartości temperatury) t chemicznej systemu (niezmienny skład - ul' stancji). Ponadto liczba parametrów opisujących stan systemu (układu) je .) mi uitnalna.

Przemiana - zbiór kolejno następujących po sobie zmian stanu systemu

Przemiana quasi-statyczna (równowagowa) - składają się na ma następu i.iu' po sobie stany równowagi.

13. Energia, ciepło i praca

Energia systemu jest to jego zdolność wykonywania pracy, .lednustka cm i-ii jest dżul: