IMG 17

r

gdzie:

p — ciśnienie absolutne, p_m - ciśnienie mana metryczne,

P_k - ciśnienie barometryczne (otoczenia).

Ciśnienie można wyrazić również w funkcji wysokości słupa cieczy, wówczas

W p- fc)

p = hp- g

(2.6)

gdzie:

h - wysokość słupa cieczy manomctryczncj. w (mj. p — gęstość cieczy manomctryczncj, w |kg/m ],

g przyspieszenie ziemskie, w przybliżeniu można przyjąć g = 9,81 m/s².

2.7. POJĘCIA CIEPŁA I PRACY

ORAZ ICH ZWIĄZEK Z ENERGIĄ

W mechanice pracę definiuje się jako iloczyn skalamy siły i drogi. W termodynamice pojęcie to jest formułowane szerzej i na jogólniej, na nasze potrzeby można pracę zdefiniować następująco:

Układ termodynamiczny wykonuje pracę, gdy jedynym skutkiem oddziaływania pomiędzy rozpatrywanym układem a ciałami zewnętrznymi może być podniesienie ciężaru znajdującego się poza tym układem.

Ciepło możemy natomiast zdefiniować przez negację. Przekazywanie energii pomiędzy¹ zamkniętymi układami, które me da się sprowadzić do wyżej opisanego wykonania pracy, nazywamy przepływam ciepła. GCf*¹'* ¹ 1°%lfCQ f,/^j

Jak wynika z powyższych rozważań, ciepło i praca nie są postaciami energii f*U'Łc<+s'\ > (mimo że są wyrażane w tych samych jednostkach), a jedynie formami jej przekazywa- 4^^'lub nia. Energia jest bowiem własnością materii, funkcją stanu. Praca i ciepło natomiast przestają istnieć z chwilą zakończenia zjawiska wykonywania pracy lub przepływu ciepła, a pozostaje jedynie ich efekt energetyczny [9]. Ciepło i praca nie są więc funkcjami stanu!! (ich wartość zależy od historii układu).

Jednostką energii (oraz ciepła i pracy) jest fJ] = [N m].

imitowania jednego prawa /uchowania materii Ponieważ malcna o budowie kotpu- Cc,,¹' skulamcj (składająca się / molekuł, atomów i cząstek elementarnych) i masie spoczytT-kowej różnej «>d zera nazywana jest substancją, w termodynamice klasycznej wykorzystuje się powszechnie prawo zachowania energii oraz niezależnie prawo zachowania ilości substancji.

Zgodnie z prawem zachowania ilości substancji

_ w procesach fizycznych nic ulegają zmianie ilości cząsteczek.

w ptoccsach chemicznych nie ulegają zmianie ilości atomów pierwiastków, w procesach jądrowych (rozszczepienia i syntezy) nie ulegają zmianie ilości nukleonów.

Bilans substancji zestawia się dla układu termodynamicznego, wydzielonego z otoczenia za pomocą osłony bilansowej (kontrolnej). Równanie bilansu substancji ujmuje ilość substancji dopływającej do układu, przyrost substancji w układzie (który może być dodatni lub ujemny) oraz ilość substancji odpływającej z układu.

Równanie bilansu substancji powinno być zapisywane:

-    oddzielnie dla każdej >ubstancit w procesach fizycznych. oddzielnie dla każdego pierwiastka w ptoccsach chemicznych,

-    oddzielnie dla każdego rodzaju cząstek elementarnych w procesach jądrowych.

Dla procesów fizycznych i chemicznych równanie bilansu zapisuje się, traktując najczęściej jako wielkości bilansowane masę (M w kg) lub ilość substancji (n w kmol). Rzadziej jako wielkość bilansowana używana jest objętość (U w m_n ). Ogólnie można

zatem napisać:

M_d =AM +Af,

rtj = A/i + n_w

(2.7a)

(2.7b)

2.8. ZASADA ZACHOWANIA ILOŚCI MATERII I PODSTAWY BILANSOWANIA

Zgodnie z wspomnianym już prawem Einsteina E - mc¹ (gdzie m oznacza masę materii, a c prędkość światła w próżni, równą w przybliżeniu 300 000 km/s), prawo zachowania masy i zachowania energii są zależne i stanowią tylko odmienne sfor-

Indeks d oznacza masę lub substancję wprowadzaną do układu, a indeks w. wyprowadzaną, natomiast A oznacza akumulację musy łub substancji w układzie i w konkretnym procesie może to być wzrost ilości substancji w układzie albo jej spadek.

W przypadku gdy konieczne jest posłużenie się rachunkiem nieskończenie małych (dla procesu trwającego nieskończenie krótko), równanie bilansu można zapisać w następującej postaci:

M_d dt = dM +M_w'd\

lub

"j

dx-dn + ń_wdx

(2 Ha)

(2.Hb)

r

16

17