2013
Opracowanie na egzamin
50 Pytań i odpowiedzi na egzamin teoretyczny z Termodynamiki na
Politechnice Warszawskiej na Wydziale Inżynierii Produkcji na kierunku
Mechanika i Budowa Maszyn
A
ukasz Gołębiowski
2013-06-23
1. Zerowa zasada termodynamiki:
Jeżeli dwa układy nie graniczące ze sobą znajdują się w równowadze cieplnej z
trzecim układem, z którym graniczą, to są one również w równowadze cieplnej
między sobą.
2. Pierwsza zasada termodynamiki:
Zmiana zasobu energii wewnętrznej (EW) w układzie substancjalnym w warunkach
odwracalności procesu termodynamicznego powodowana jest jej wymianą przez
granice układu pod postaciami ciepła oraz pracy bezwzględnej objętościowej
wykonanej przez układ nad otoczeniem.
3. Druga zasada termodynamiki (dla przemian odwracalnych):
We wszystkich przemianach odwracalnych sumaryczny zasób entropii układu i
otoczenia jest stały.
4. Druga zasada termodynamiki (dla przemian nieodwracalnych):
We wszystkich przemianach nieodwracalnych sumaryczny zasób entropii układu i
otoczenia stale rośnie, aż do osiągnięcia stanu równowagi, w którym osiąga
wartość maksymalną.
5. Trzecia zasada termodynamiki:
Zasób entropii każdego układu złożonego z substancji czystej w stanie kryształu
doskonałego w temperaturze zera bezwzględnego równy jest zeru,
S(0)=0
6. Co to są wielkości ekstensywne (WE):
Wielkością ekstensywną (WE) nazywamy wielkość geometryczną lub fizyczną,
której zasób w obszarze złożonym z sumy podobszarów równy jest sumie zasobów
we wszystkich podobszarach. (sumowalne)
7. Co to są wielkości intensywne (WI):
Zbiór wszystkich odpowiednio rozpatrywanych wielkości polowych, definiuje klasę
wielkości określaną mianem wielkości intensywnych, nie mają one własności
addywnych = nie tworzą zasobu.
Skalarne: masowa gęstość zasobu objętości, objętościowa gęstość zasobu masy,
temperatura, ciśnienie.
Wektorowe: masowa gęstość zasobu pędu, prędkość substancjalna i
barycentryczna, parcjalna gęstość zasobu pędu, prędkość komponencjalna.
(niesumowalne)
8. Wymień trzy parametry stanu:
Ciśnienie, temperatura, objętościowa gęstość zasobu masy.
9. Osłona adiabatyczna:
Takie ograniczenie układu, które powoduje, że zmiany dokonujące się w ciałach
poza układem mogą mieć wpływ na stan układu jedynie w wyniku zmian objętości
układu.
10. Osłona diatermiczna:
Takie ograniczenie układu, które umożliwia dojście faz nie graniczących ze sobą do
równowagi termodynamicznej poprzez fazę pośrednią, zdążającą do równowagi
termodynamicznej ze wszystkimi fazami z nią graniczącymi.
11. Model gazu doskonałego:
a) Cząsteczki gazu mają rozmiar punktów materialnych,
b) Objętość zajmowana przez cząsteczki gazu jest pomijalnie mała,
c) Cząsteczki gazu wykazują cechy doskonale sprężystych kulek znajdujących się w
ciągłym, przypadkowym, chaotycznym ruchu, powodującym zderzenia
cząsteczek między sobą oraz ściankami naczynia,
d) między cząsteczkami gazu nie występują żadne inne oddziaływania poza
zderzeniami doskonale sprężystymi,
e) bezpośrednią miarą temperatury gazu jest średnia energia kinetyczna jego
cząsteczek.
12. Prawo Avogadra:
W jednakowych objętościach przy tym samym ciśnieniu i temperaturze znajduje się
taka sama ilość cząsteczek (ilość moli) dowolnego gazu doskonałego.
1
= 6,023 " 10
13. Pojemność cieplna substancji:
Pojemnością cieplną lub ciepłem właściwym substancji, które oznaczamy literą c,
nazywamy iloraz elementarnego przyrostu masowej gęstości ilości ciepła do
elementarnego przyrostu temperatury bezwzględnej, wywołanej przyrostem tego
ciepła.
= [ (stała objętość) = ], [(stałe ciśnienie) = ]
14. Współczynnik ściśliwości:
W przypadku gazu doskonałego wartość współczynnika ściśliwości z dla wszystkich
ciśnień i temperatur równa jest jedności, niedoskonałość gazu przejawia się
różnicą między obserwowaną wartością współczynnika a jednością
=
15. Prawo stanów odpowiadających sobie:
Wartości współczynnika ściśliwości będącego funkcją zredukowanych ciśnień i
temperatur jest jednakowa dla wszystkich gazów rzeczywistych
= ( , )
Wniosek: Jeżeli dwa różne gazy rzeczywiste mają dwa jednakowe zredukowane
parametry stanu, to również trzeci ich zredukowany parametr stanu jest taki sam
dla każdego z tych gazów.
16. Prawo Daltona:
Ciśnienie całkowite p fazy gazowej wieloskładnikowej, będącej mieszaniną gazów
doskonałych, równoważne jest ciśnieniu, jakie wywierałby gaz doskonały
jednoskładnikowy mający następujące parametry stanu:
-temperaturę T , równą temperaturze fazy gazowej wieloskładnikowej,
-objętościową gęstość zasobu ilości moli , równą sumie objętościowych gęstości
zasobu ilości moli składników mieszaniny .
=
"
Równanie Clapeyrona zgodne z pr. Daltona: =
17. Klasyfikacja energii wewnętrznej:
-energia cieplna ruchu cieplnego substancji,
-energia wiązań pól bliskiego zasięgu
18. Twierdzenie Joule a:
Masowa gęstość zasobu energii wewnętrznej dla gazu doskonałego jest funkcją
jedynie temperatury bezwzględnej T gazu.
19. Aksjomat bilansowy dla wielkości ekstensywnych (WE):
Zmiana zasobu wielkości ekstensywnej (WE) zmagazynowanej w układzie
bilansowania może być dokonana tylko bądz
za przyczyną produkcji WE wewnątrz
układu bilansowania, bądz
za przyczyną wymiany WE poprzez granice układu
bilansowania lub w wyniku jednoczesnego przebiegu obu tych procesów.
20. Przemiany termodynamiczne:
-izochoryczna = , = 0
-izobaryczna = , = 0
-izotermiczna = , = 0
-izentropowa (adiabata odwracalna) = 0
-politropowa = =
21. Różniczkowy współczynnik efektu zjawiska Joule a-Thomsona:
Miara temperaturowego efektu dławienia
1
= = -
22. Równanie stopnia suchości pary mokrej:
= ( x przyjmuje wartości od 0 do 1 )
23. Sprawność termodynamiczna w obiegach:
- prawobieżnym: =
-lewobieżnym: =
24. Reguła faz Gibbs a:
Dla zachowania równowagi musi być spełniony warunek:
F=c-p+2
p-liczba różnych faz
c-liczba różnych składników
f-liczba stopni swobody
25. Prawo Charles a
Opisuje zchowanie rozrzedzonego gazu podczas jego ogrzewania w stałej
objętości:
= =
26. Ciśnienie gazu, działające na powierzchnię padania Ap w funkcji średniej
kwadratów prędkości jego cząsteczek:
1

=
3
27. Zasada równowagi szczegółowej:
Jeżeli gaz znajduje się w równowadze termodynamicznej, to w ustalonym odstępie
czasu następuje tyle samo zderzeń cząsteczek o zasobach energii kinetycznych E1 i
E2 prowadzących po zderzeniu do stanów o zasobach energii E1 i E2 , co i zderzeń
cząsteczek realizujących procesy odwrotne.
28. Zasada zachowania energii:
Przy założeniu, iż cząsteczki zachowują się tak jak sprężyste kule suma zasobu
energii kinetycznej cząsteczek przed zderzeniem równa jest sumie zasobu energii
kinetycznej cząsteczek po zderzeniu.
E1+E2=E1 +E2
29. Średnia droga swobodna cząsteczki gazu:
Średnia długość drogi cząsteczki gazu do zderzenia z pierwszą napotkaną
cząsteczką:
1

= =
2
"
30. Sprawności i moce silników spalinowych:
-mechaniczna = =
-internijna (wewnętrzna) = =
-efektywna = " =
31. Prędkość średniej kwadratów prędkości cząsteczek:
3

= =
32. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu ilości oscylatorów
promieniowania elektromagnetycznego w polu częstotliwości fal:
( ) = "
33. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii
promieniowania w ujęciu Plancka:
8 !
( ) ( ) ( )
= = " =
!
"
" - 1
34. Prawo promieniowania Plancka:
8 !
=
!
" - 1
35. Funkcja rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji (wymiany) energii
promieniowania elektromagnetycznego w polu długości fal:
( ) ( ) 2 !
( ) = = =
!
4 4 - 1 " "
36. Prawo przesunięć Wiena:
Odwrotnie proporcjonalna zależność długości fal od temperatury T opisuje
ilościowo mechanizm przesuwania się maksimum rozkładu widmowego
objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania elektromagnetycznego
( ) w miarę wzrostu temperatury w stronę fal krótszych.
!
= = = 2,898 " 10 "
" 4,965
37. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii
promieniowania ciała doskonale czarnego:
8 ! 1
( ) =
! - 1
,,Klasyfikacja Energii 
38. Energia zewnętrzna:
-energia kinetyczna makroskopowego ruchu substancji
-energia grawitacji pola grawitacyjnego
-energia elektromagnetyczna pola elektromagnetycznego dalekiego zasięgu.
39. Energia wewnętrzna:
-energia cieplna ruchu cieplnego substancji,
-energia wiązań pól bliskiego zasięgu
40. Energia wiązań:
-energia wiązań między-molekularnych w płynie
-energia wiązań między-atomowych w ciele stałym (sprężystości)
-energia wiązań wewnątrz-molekularnych (chemiczna)
-energia wiązań wewnątrz-atomowych (jonizacyjna)
-energia wiązań jądrowych (energia jądrowa)
*Niesubstancjalna-> energia elektromagnetyczna (poza klasyfikacją)
41. Objętościowa gęstość zasobu energii promieniowania w ujęciu Plancka:
= "
42. Indywidualna translacyjna prędkość cieplna:
"
= -
43. Fenomenologiczne przedziały czasu i rozmiaru:
-Powinny być dostatecznie małe aby uwzględniały zmiany makroskopowe zjawisk,
lecz również na tyle duże aby nastąpiło zaniknięcie zmienności mikroskopowej
wynikającej z ziarnistej budowy struktury materiału
-Jeżeli fenomenologiczny przedział uśredniania czasu oraz przedział liniowo
przestrzenny spełniają d" d" , d" d" to analiza wielkości fizycznych
może być opisana makroskopowo przy zastosowaniu ciągłego pola liniowo-
przestrzennego
44. Wilgotność względna:
Stosunek wilgotności bezwzględnej do maksymalnej wilgotności bezwzględnej
dla danej temperatury.
=
45. Wewnętrzne ciepło parowania:
Stanowi energię niezbędną parowania, przyciągania wzajemnego cząsteczek w
fazie ciekłej w celu zmiany przez nie fazy z ciekłej na gazową. Stanowi 90% ciepła
przemiany parowania ,,r 
= -
46. Katastrofa ultrafioletowa w pudle izotermicznym:
W funkcji rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii
( )
promieniowania w polu długości fal zdąża do nieskończoności gdy 0.
47. Kryterium istnienia skalarnego pola jednorodnego:
Gdy pole nie podlega żadnym zmianom przestrzennym w dowolnej chwili czasu,
czyli gdy pochodne referencyjne przyjmują odpowiednie wartości
- dla skalarnej wielkości polarnej: =
 
- dla wektorowej wielkości polarnej: =
To pole nazywa się jednorodnym = 0
48. Zasada ekwipartycji Boltzmann a
Średnia energia na stopień swobody wynosi:
1
= , = 1,3806 " 10 - ł 2
2
49. Prędkość substancjalna:
Granica pozorna masowej gęstości zasobu pędu (prędkość substancjalna):
"
( )
= =
*obszar substancjalny jest zamknięty dla przepływu masy, częściowo
niesubstancjalny to układ otwarty.
50. Prędkość komponencjalna:
Granica pozorna parcjalnej gęstości zasobu pędu składnika substancji:
"
( )
= =
*obszar komponencjalny (tyle obszarów ile komponentów w mieszaninie)
NOTATKI: