TERMODYNAMIKA

Termodynamika (przypomnienie wiadomości

szkolnych)

1. Równanie stanu gazów doskonałych
2. Przemiany gazowe: izotermiczna, izobaryczna,

izochoryczna, adiabatyczna.

3. Ciepło, ciepło właściwe.
4. I zasada termodynamiki
5. II zasada termodynamiki. Sprawność silnika

Carnot.

6. Topnienie, wrzenie. Ciepło topnienia i

parowania.

gaz o temperaturze
wyższej

gaz o temperaturze
niższej

Model gazu doskonałego

N cząsteczek gazu w zamkniętym pojemniku o objętośći

V

1.

Cząsteczki gazu traktujemy jako punkty materialne

w szybkim

chaotycznym ruchu

2.

Cząsteczki zderzają się sprężyście ze sobą i

ściankami naczynia

i oddziaływują tylko w momencie zderzeń

Wynik teorii gazu doskonałego:
Ciśnienie gazu doskonałego zależy od średniego kwadratu
prędkości cząsteczek

po przekształceniu:

k

E

N

pV

3

2



2

v

V

v

Nm

p

3

2



otrzymujemy:

k

A

E

N

RT

3

2



T

k

T

N

R

E

B

A

k

2

3

2

3





nRT

pV

E

nN

pV

k

A





i

3

2

Średnia energia kinetyczna ruchu

postępowego atomów (cząsteczek) jest

proporcjonalna do temperatury

bezwzględnej T

F

p

Δx

1

2

 

V

p

x

pS

x

F

x

F

W



















0

0

0

0

cos

Zdolność do wykonania dodatniej pracy oznacza, że układ posiada
pewien zasób energii, zwanej energią wewnętrzną układu. Wykonanie
pracy przez układ jest związane ze zmniejszeniem energii wewnętrznej
układu.
Jeżeli tłok jest przesuwany z punktu 2 do punktu 1 , praca wykonana
przez układ jest ujemna, a praca wykonana przez siłę zewnętrzną
dodatnia. Dodatni znak pracy siły zewnętrznej oznacza, że energia
wewnętrzna układu wzrasta.

obliczamy pracę wykonaną przez gaz przy przesunięciu tłoka z punktu 1 do punktu 2

p

V

W

V

p

V

k





k

p

V

V

pdV

W







k

p

V

V

pdV

W

Praca w procesach termodynamicznych

I zasada termodynamiki

W

U

Q







1

2

1

1

Q

Q

Q

Q

W









1

2

1

T

T

T 





T

1

– temperatura zbiornika ciepła, z którego silnik

pobiera ciepło

T

2

– ‘’ - ’’ chłodnicy, do której silnik oddaje

ciepło

II zasada termodynamiki

Nie istnieje silnik cieplny, którego jedynym efektem
działania
jest pobranie ciepła z otoczenia i zamiana tego
ciepła w całości
na pracę.

Stwierdzenie równoważne

Nie jest możliwy proces, którego jedynym
efektem jest pobranie ciepła od ciała
zimniejszego i oddanie tego ciepła ciału
cieplejszemu. ( Ciepło nie przepływa
samorzutnie od ciała zimniejszego do
cieplejszego

.

)

T

m

Q

c







Znając ciepło właściwe substancji można obliczyć ilość
ciepła jaką trzeba dostarczyć do układu aby jego
temperatura wzrosła od T

1

do T

2

Pojemność cieplna ciała jest to stosunek ciepła dostarczonego
do ciała do przyrostu temperatury jaki nastąpił pod wpływem
tego ciepła.
Ciepło właściwe jest to pojemność cieplna przypadająca na
jednostkę masy ciała





1

2

T

T

cm

Q





t[

0

C]

τ[s]

Obszar pary

Punkt potrójny

Obszar cieczy

Obszar
ciała stałego

p

T

Punkt
krytyczny

A

B

C

Temperatura przemiany fazowej zależy od
ciśnienia