UKŁAD TERMODYNAMICZNY:

-OTWARTY

+wym. Ciepła – ciepło dochodzi bądź uchodzi z układu

+wym. Masy – masa dopływa lub ubywa

-ZAMKNIĘTY

+wym. Ciepła – np. termos

+wym. Masy – ciecz nie dopływa, ani nie wypływa ze zbiornika

STAN TERMODYNAMICZNY UKŁADU – jest określony za pomocą jego parametrów termodynamicznych

PARAMETR TERMODYNAMICZNY UKŁADU – jest to taki parametr, którego zmiana istotnie wpływa na proces lub zjawisko termodynamiczne (ciśnienie, temperatura)

ENERGIA – jest miarą zmian zachodzących systemach empirycznych (fiz., chem., biol.) (system składa się z układów)

ENERGIA MECHANICZNA – Em- jest to energia ruchu mechanicznego i wzajemnego oddziaływania ciał

Em=Ek+Ep

ENERGIA WEWNĘTRZNA – U – to ta część układu, która jest zależna tylko od jego stanu termodynamicznego, jest jedną z funkcji stanu układu

FUNKCJA STANU UKŁADU – jest to taka funkcja, której zmiana nie zależy od drogi po jakiej zmiana ta zaszła a jedynie od stanu początkowego i końcowego .

ENERGIA WEWNĘTRZNA GAZU DOSKONAŁEG – zależy tylko od jego bezwzględnej temperatury i jest proporcjonalna do masy G gazu.

ENTALPIA – I - jest to suma energii wewnętrznej i iloczynu ciśnienia oraz objętości układu termodynamicznego.

Entalpia gazu doskonałego zależy tylko od jego bezwzględnej temperatury i jest proporcjonalna do masy G gazu.

PRACA – jest to iloczyn drogi przez rzut siły na kierunek przesunięcia

PRACA BEZWZGLĘDNA – (zewnętrzna, absolutna) – praca zmiany objętości

BILANS MASOWY (bilansowy, masowy) – jeżeli Gd jest masą doprowadzoną do układu, Gw jest masą wyprowadzoną z układu to zmiana (przyrost lub ubytek) masy w układzie ΔGu=Gd-Gw

CIEPŁO – jeżeli dwa układy zamknięte (jeśli chodzi o wymianę masy) lub układ zamknięty i jego otoczenie wymieniają energię wewnętrzną (z wykluczeniem energii elektrycznej) w sytuacji gdy nie towarzyszy temu zmiana kształtu ścianek układu, to takie oddziaływanie jednego układu na drugi nosi nazwę wymiany ciepła, a wymieniana energia nazywa się ciepłem.

ZEROWA ZASADA TERMODYNAMIKI (Maxwell)

Jeżeli z pośród trzech układów A, B, C znajdujących się w stanie zewnętrznej równowagi termodynamicznej każdy z układów A i B jest w równowadze termicznej z układem C to układy A i B są ze sobą w równowadze termicznej tzn. mają tę samą temperaturę.

I ZASADA TERMODYNAMIKI

1. Dla układu zamkniętego ze względu na wymianę masy i znajdującego się w równowadze

2. Energia wewnętrzna U jest odniesiona do środka masy układu

3. Nie uwzględnia się energii kinetycznej i potencjalnej układu

Ciepło doprowadzone do układu zostaje zużyte na zamianę energii wewnętrznej układu oraz na wykonanie pracy bezwzględnej.

KIEDY TRAKTUJEMY GAZ RZECZYISTY JAK GAZ DOSKONAŁY:

Cząsteczki gazu to idealnie sprężyste kulki o nieskończenie małej objętości, stanowią zatem punkty materialne, odległości między nimi są bardzo duże w stosunku do ich średnic pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami nie istnieją siły wzajemnego oddziaływania (tzn. przyciągania albo odpychania). Gaz rzeczywisty można rozpatrywać jako dokonały gdy ciśnienie dąży do zera lub objętość dąży do nieskończoności.

GAZ DOSKONAŁY – to gaz spełniający równanie stanu Clapeyrona oraz prawo Avogadra i odznaczający się stałą wartością ciepła właściwego.

STANEM UKŁADU TERMODYNAMICZNEGO nazywamy wartość tego układu określoną przez wartość wszystkich parametrów stanu

PARAMETR STANU to wielkość, od której zależy stan układu

PARAMETRY STANU GAZU DOSKONAŁEGO

-ciśnienie (p)

-temperatura (T)

-objętość właściwa (V)

PARAMETRY INTENSYWNE – parametry nie należące do masy układu

PARAMETRY EKSTENSYWNE – parametry nie zależące od masy układu

PRAWO AVOGADRA – liczby cząsteczek zawartych w jednakowej objętości różnych gazów są w tych samych warunkach termicznych równe

II zasada termodynamiki – Jeżeli wykonamy pracę przeciw sile tarcia np.przesuwając masę siła F na odległość s to praca ta L= F* s jest równowąne ilości wytworzonego na skutek tarcia masy G grogę S. jeżeli ta praca została wykonana bardzo wolno i w bardzo dużym pomieszczeniu to wówczas towarzyszyć temu będzie nieznaczna , niemierzalna zmiana temperatury otoczenia .Zatem możliwe jest dokonanie zmiany pracy na ciepło w stałej temperaturze. Przemiana odwrotna nie jest możliwa o ile nie zostaną dokonane zmiany w danym układzie lub w jego otoczeniu.

Opis OBIEGU CARNOTTA : Przemiana 1-2 (izoterma) ▼L12= cał v1-v2 pdv = GRT1 cał v1-v2 dv/v = GRT1 ln V2/V1▼ dQ =dU+dL▼T=const (i) dU= GcvdT=>dQ=dL▼Q12=L1-2= GRTd ln V2/V1 = Qd PRZEMIANA 2-3( adiabata)▼ dQ = dU +Dl (i) dQ=0▼L2-3=Gcv(T2-T3)=Gcv(Td-Tw) PRZEM>3-4(izoterma): L3-4= cał v3-v4 pdv=GRT2 cał v3-v4 dv/v = GRTw ln v4/v3▼Q3-4=L3-4=Qw PRZEM 4-1(adiabata): dQ= dU+Dl (i) dQ=0▼L4-1=Gcv(T4-T1)=Gcv(Tw-Td)= -L2,3 Dla adiabaty TV^N-1=const▼TdV2^H-1=TwV3^H-1▼TdV1^H-1=TwV4^H-1▼v2/v1=v3/v4=>ln V2/v1= ln v3/v4 ▼Qd= GRTd lnV2/V1 ▼[Qw]=GRTw ln v3/v4=GRTw lnV2/V1▼Qd/Td=[Qw]/Tw ▼ Ogólnie Qd/Td=[Qw]/Tw = const => Q/T= const

Obiegi termodynamiczne. -Obieg prawobieżny – jest obiegiem silnika. Silnik pobiera ciepło Qd ze źródła o temp. T₁ wykonuje pracę co jest jego zadaniem i oddaje ciepło Qw do źródła o temp. T₂ niższej od T₁ (zwykle od otoczenia) Sprawność: n_tob=L_ob/Q₁=(Q₁-|Q₂|)/Q₁=1-|Q₂|/Q₁ <1 -Obieg lewobieżny – jest obiegiem ziębiarki i pompy cieplnej. Obieg chłodziarki – chłodziarka pobiera ciepło Qd ze źródła o temp. niższej od temp. otoczenia co jest jej zadaniem pobiera pracę i oddaje ciepło Qw do źródła o temp. wyższej od otoczenia. Sprawność : E_ch=Qd/|L_ob|=Q1/(|Q₂|-Q₁) ><Obieg pompy cieplnej( grzejnej) – pompa pobiera ciepło Qd z otoczenia, pobiera pracę napędową i oddaje ciepło Qw do źródła o temp. wyższej od temp. Otoczenia Sprawność: E_p=|Qw|/|L_ob|=|Q₂|/|L_ob|=|Q₂|/(|Q₂|-Q₁) >1

Działanie pompy cieplnej. W zamkniętym układzie: parownik, sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny, krąży czynnik roboczy pośredniczący w przenoszeniu ciepła. Czynnikiem tym jest najczęściej amoniak. W parowniku czynnik roboczy pobiera ciepło ze źródła o temp. niższej, w wyniku czego odparowuje. Pary czynnika zostają następnie sprężone w sprężarce, ze sprężarki pary mające wysokie ciśnienie, wysoką temp. dochodzą do skraplacza, tu rozprężają się w wyniku czego skraplają się i oddają ciepło do źródła o temp. wyższej. Ciecz czynnika roboczego wraca do parownika poprzez zawór dławiący i zaczyna się od początku nowy cykl pracy pompy cieplnej.

.Druga zasada termodynamiki: 1.Ciepło nie może przejść samorzutnie od ciała o niższej temp. do ciała o temp. wyższej. 2..Nie jest możliwe skonstruowanie cyklicznie działającej maszyny, któredziałanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła.

3. Entropia układu zamkniętego i izolowanego nie może maleć podczas dowolnej przemiany i wzrastać podczas przemian nieodwracalnych.

Entropia (S) – funkcja stanu układu, której różniczka w elementarnym procesie odwracalnym równa jest stosunkowi nieskończenie małej ilości ciepła dostarczonego układowi do bezwzględnej temperatury układu.