1 ZASADA TERMODYNAMIKI
Przyrost energii wewnętrznej ciała lub układu ciał. Jest równy sumie dostarczanego ciepła i pracy. Wykonanej nad nim przez siły zewnętrzne.
ΔU=W+Q
U-energia wewnętrzna W-praca Q-ciepło.
Energia wewnętrzna to suma wszystkich rodzajów energii związanych z atomami, cząsteczkami oraz ich częściami składowymi np. energia kinetyczna, potencjalna, jądrowa, chemiczna.
Energia wewnętrzna jest funkcją stanu, ponieważ może dotyczyć stanu ciała przed procesem termodynamicznym i po procesie termodynamicznym. Każdy proces powoduje zmianę energii wewnętrznej. Energia wewnętrzna może być przekazywana z jednego ciała do drugiego.
Ciepło Q [J] jest wielkością, która dotyczy procesu przekazywania przez jedno ciało drugiemu energii wewnętrznej pod wpływem różnicy temperatur.
Ciepło jest jednym ze sposobów zmiany energii wewnętrznej układu.
Temperaturę definiujemy jako wielkość proporcjonalną do średniej energii kinetycznej ruchu postępowego cząsteczek . Najmniejszą zerową wartość temperatury będzie miało ciało, którego cząsteczki nie wykazują w ogóle ruchu postępowego cząsteczek, jest to tzw. temperatura zera absolutnego.
2 ZASADA TERMODYNAMIKI
Układ odosobniony zawierający dużą liczbę cząsteczek osiąga stan największej entropii, tzn. osiąga stan maksymalnego nieuporządkowania. Wszystkie naturalne procesy przyrody przebiegają w kierunku wzrostu entropii.
W każdym silniku cieplnym jest pobierane ciepło ze zbiornika o wyższej temperaturze. Część tego ciepła jest zamieniana na pracę, która wykonuje substancja robocza a reszta ciepła jest oddawana do zbiornika o temperaturze niższej. Ciało o wysokiej temperaturze to źródło ciepła. Ciało o niskiej temperaturze to chłodnia np. kocioł parowy - chłodnią powietrze.
Silnikiem cieplnym nazywamy urządzenie które za pomocą substancji roboczych jest zdolne do cyklicznej zamiany energii zewnętrznej na pracę silnika. Zamiana ta nastąpi tylko wtedy jeżeli istnieje różnica temperatur między źródłem ciepła i chłodnią. Wykazał to 1824r Sadi Carnot. Udowodnił również, że rodzaj czynnika roboczego nie ma żadnego wpływu na pracę silnika. Jest tylko pośrednikiem w danej przemianie.
Silnik cieplne dzielimy na spalinowe i parowe.
Pracę uzyskujemy w silnikach kosztem energii wewnętrznej ciał. Energia chemiczna paliwa na skutek jego spalania powoduje wzrost temperatury i ciśnienia gazu lub pary w silniku, co umożliwia wykonanie pracy przez dany element np. ruch tłoka w cylindrze.
Silniki cieplne dzielimy na tłokowe, wirowe(turbiny), odrzutowe.
Silniki parowe dzielimy na tłokowe i wirowe.
Silniki spalinowe dzielimy na tłokowe, wirowe i odrzutowe.
Silnik parowe określamy jako silnik o spalaniu zewnętrznym, zaś spalinowe o spalaniu wewnętrznym.
SILNIK CARNOTA
To idealny silnik cieplny w którym substancję roboczą jest gaz doskonały. Analizowano go aby silnik mógł pracować w sposób cykliczny. Należało go tak skonstruować aby po wykonaniu pracy przez substancję roboczą mógł wrócić do stanu początkowego zaś substancja miała możliwość rozprężania się.
Sprawnością silnika cieplnego nazywamy stosunek procentowy ilości wykonanej przez silnik pracy do ilości pobranego ze źródła ciepła.
3 ZASADA TERMODYNAMIKI
Jest niejako definicją temperatury zera bezwzględnego. Układ w stanie równowagi w temperaturze 0oK znajduje się w stanie maksymalnego uporządkowania a jego entropia wynosi zero. Entropia układu jest tym większa im wyższa jest temperatura. Jest miarą stanu nieuporządkowania np. tasowanie kart, kulki białe i czarne.