Druga zasada termodynamiki
odwracalność procesów
możliwość zamiany ciepła na pracę
entropia
prawo wzrostu entropii
śmierć cieplna wszechświata
Procesy odwracalne i
nieodwracalne
" zetknięcie ciał o różnej temperaturze

ogrzewanie jednych ciał przez drugie
" połączenie zbiorników o różnym ciśnieniu.

wiatry
" przejście układu do niższego stanu
energetycznego

spalanie i wiele innych reakcji fizycznych.
I zasada i równanie stanu gazu
przemiana izotermiczna
równanie stanu gazu pV = nRT
p1V1 = p2V2
ia
z
o
t
e
r
m
T
=
c
o
n
s
t
praca wykonana przez gaz
V2 V2
V2
dV
W = nRT ln
W =
+"pdV = nRT +"V
V1
V1 V1
"U = 0
energia wewnętrzna
0
Q = W
pobrane ciepło
O
b
j
Ä™
t
o
Å›
ć
,
V
1
V
-
-
-
<
p
2
V
e
i
-
n
-
-
e
i
<
n
Å›
i,
C
I zasada i równanie stanu gazu
przemiana adiabatyczna
równanie stanu gazu
pV = nRT
Q
=
0
p1V1º = p2V2º
równanie adiabaty
a
d
i
a
b
a
t
a
º
ia=
z
o
t
e
r
m
praca wykonana przez gaz
p
1
/
V
V2 V2
T
1
dV
W =
º
+"pdV = nRT +"
V
V1 V1
T
2
ëÅ‚ öÅ‚
nRT 1 1
ìÅ‚ ÷Å‚
W = -
º +1ìÅ‚V1º +1 V2º +1 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
Q = 0
pobrane ciepło
0
V
V
1
2
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
energia wewnętrzna
"U = -W
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
praca wykonana przez gaz
Cykl Carnota
w przemianie izotermicznej
Vb Vc
Qab = Wab = nRT ln Qcd = Wcd = nRT ln
Va Vd
Q
=
0
paVa = pbVb
a
a
d
i
a
b
aTab ln Vb
t
a
pcVc = pdVd
Q Va
º
ia==
z
o
t
e
r
m
pab
1
/
V
pbVbº = pcVcº
Qcd Tcd ln Vc
T
1
b
pdVdº = paVaº
Vd
VaVbºVcVdº = VaºVbVcºVd
Qab Tab º -1 º -1
T
2
= (VbVd ) = (VaVc)
Qcd Tcd
d
c
Vb Vc
=
Va Vd
współczynnik sprawności
0
V
V
V
d
V
b
a
c
W Qab - Qcd Tab -Tcd
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
· a" = =
Qpobrane Qab Tab
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
II zasada termodynamiki
(I sformułowanie)
do zamiany ciepła na pracę potrzebna
jest grzejnica i chłodnica
Sprawność zamiany jest nie większa niż:
W Qab - Qcd Tab -Tcd
· a" = =
Qpobrane Qab Tab
dla procesów nieodwaracalnych jest
mniejsza
Współczynnik sprawności
proces nieodwracalny
Q
=
0
współczynnik sprawności
a
a
d
i
a
b
a
t
a
º
ia=
z
o
t
e
r
m
p
1
/
V
T
1 W Tab -Tcd
b
·rzeczywisty d"·odwr a" =
Qpobrane Tab
T
2
d
c
0
V
V
V
d
V
b
a
c
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Cykl Carnota
W odwracalnej
Qab Tab
przemianie izotermicznej
=
w cyklu Carnota
Qcd Tcd
Q
=
0
a
a
d
i
a
b
a
t
a
º
ia=
z
o
t
e
r
m
p
1
/
V
T
1
b
Qab Qcd
T
=
2
d
c
Tab Tcd
0
V
V
V
d
V
b
a
c
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
ciekawa funkcja!!!
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Cykl Carnota
i inne cykle odwracalne
" pojęcie cyklu
" każdy cykl odwracalny
może być traktowany jako
suma cyklów Crnota
współczynnik sprawności
W
· a"
Qpobrane
temperatura zmienia się w sposób ciągły
0
dQ
a" dS
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
T
entropia
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Entropia w cyklu Carnota
(cykl odwracalny)
w przemianach adiabatycznych
Q
=
0
a
Q = 0 Ò! "S = 0
a
d
i
a
b
a
t
a
º
ia=
z
o
t
e
r
m
p
1
/
V
w przemianach izotermicznych
T
1
b
Qab Qcd
T
2
=
d
c
Tab Tcd
0
V
V
V
d
V
b
a
c dS = 0
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
+"
funkcja stanu !!!
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Prawo wzrostu entropii
dQ
śmierć cieplna
= dS
T
" znak entropii (jak ciepło)
" w każdym cyklu odwracalnym
zmiana entropii =0
dS = 0
+"
" w cyklu nieodwracalnym
0
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
dS e" 0
+"
entropia rośnie
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Entropia w przemianie
(np.. izotermicznej, odwracalnej)
Vb
Qab = Wab = nRT ln
Va
a
ia
z
o
t
e
r
m
Qab
"Sab =
Tab
b
"Sukł. + "Sotoczenia = 0
0
V
V
b
a
O
b
jV
Ä™
t
o
Å›
ć
,
p
e
i
n
e
i
n
Å›
i,
C
Lepkość płynów:
*opory zwiÄ…zane z ruchem (tarcie)
*silnie zależy od szybkości
- pomijalnie mała przy bardzo wolnych procesach
*lepkość potrzebuje:
- energii
- entropii
Entropia:
miara nieporzÄ…dku
miara prawdopodobieństwa
S = kB ln P
" procesy samorzutne dążą do układów bardziej prawdopodobnych
" rośnie nieporządek
" prawo wzrostu entropii
II zasada termodynamiki
do zamiany ciepła na pracę potrzebna jest grzejnika i chłodnica
Sprawność zamiany jest nie większa niż:
W Qab - Qcd Tab -Tcd
· a" = =
Qpobrane Qab Tab
Ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała chłodnego do ciepłego
Nie można w pełni odwrócić przemiany, w której występuje tarcie
Prawo wzrostu entropii
Funkcja stanu a potencjał termodynamiczny
Funkcja stanu: U,S
- Zmiany funkcji zależą jedynie od stanu
początkowego i końcowego
Potencjał termodynamiczny: wielkość, która
osiąga minimum w równowadze termodynamicznej.
Energia wewnętrzna
"U = Q +W dU = TdS - pdV gdy V , S = const
Energia swobodna
"F = "U -T"S dF = -SdT - pdV gdy V ,T = const
Entalpia
"H = "U + "( pV ) dH = TdS +Vdp gdy p, S = const