51. 0-wa zasada termodynamiki

Dwa układy, które pozostają w równowadze termicznej, mają tę samą temperaturę.

Temperatura jest miarą zdolności do transportu ciepła.

TEMPERATURA = “stan ciepłoty, gorąca”

Wolno poruszające się atomy lub cząsteczki maja niską temperaturę.

Szybko poruszające się atomy lub cząsteczki maja wysoką temperaturę.

Skale temperatur

Używaną na co dzień skalą temperatur jest skala Celsjusza(⁰C).

Absolutną termodynamiczną skalą odpowiadającą skali Celsjusza jest skala Kelvina(K).

Inną skalą jest skala Farenheita( ⁰F), dla której skalą absolutną jest skala Rankine'a( ⁰R).

Dla skali Kelvina i Rankine'a zero absolutne jest takie same; -273.15 ⁰C.

Zbiornik umieszczamy w miejscu, w którym mierzymy temperaturę. Odczytujemy ciśnienie. Następnie umieszczamy zbiornik w temperaturze wzorcowej i odczytujemy ciśnienie p_wz.

52.

Pojemność cieplna

Różniczkowa ilość ciepła zaabsorbowanego przez układ (dQ), niezbędna do zmiany temperatury układu jest proporcjonalna do tej zmiany temperatury (dT)

Współczynnik proporcjonalności C jest zwany pojemnością cieplną układu

Jeśli pojemność cieplna nie zależy od temperatury to : ΔQ = C ⋅ ΔT

Ciepło właściwe i ciepło molowe

Pojemność cieplna układu jest proporcjonalna do ilości materii w układzie i jej rodzaju.

Jeśli ilość materii wyraża się przez masę (m):

Gdzie c jest ciepłem właściwym

Jeśli ilość materii jest wyrażona przez liczbę moli (n),

gdzie C_m jest molowym ciepłem właściwym

Liczba moli

n- liczba moli

m- masa substancji

M- masa molowa

N_A liczba Avogadro

N- liczba cząsteczek

N_A= 6.022045 10²³ cz/g.mol

53.

Gaz doskonały

Definicja makroskopowa : Gaz doskonały to taki, który spełnia równanie stanu

54.

Proces odwracalny jest to proces który może przebiegać w obydwie strony nieskończenie długo bez strat.

Proces nieodwracalny jest to taki w którym mamy do czynienia ze stratą energii.

Przyczynami takich strat mogą być:

Tarcie, spadki napięcia, temperatury, ciśnienia i stężenia.

Proces adiabatyczny -pod czas którego wyizolowany układ nie nawiązuje wymiany ciepła, całość energii jest dostarczana lub odbierana z niego jako praca.

(prawo Poissona)

Krzywa czerwona i zielona - przemiana izotermiczna, niebieska - adiabatyczna

Izoprocesy

Izotermiczny (prawo Boyle-Mariott'a)

Izobaryczny (prawo Charles'a i Gay-Lussac'a )

Izochoryczny

55.

Praca makroskopowa

Kiedy objętość układu zmienia się to układ wykonuje pracę ( makroskopową).

56.

I zasada termodynamiki

Dla każdego procesu termodynamicznego, różnica miedzy ciepłem dostarczonym do układu a pracą wykonaną przez układ zależy tylko od początkowego i końcowego stanu układu.

Istnieje funkcja stanu, zwana energią wewnętrzną, taka, że

dU = dQ - dW

gdzie dQ jest ciepłem dostarczonym do układu a dW jest pracą wykonaną przez układ.

Uwaga: W skali mikroskopowej, energia wewnętrzna układu jest całkowitą energią mechaniczną układu.

57.

Zmiany energii wewnętrznej

proces adiabatyczny - ciepło nie jest przekazywane
ΔU = ΔW (dU = -dW)

proces izobaryczny - stałe ciśnienie
ΔU = ΔQ - ΔW (dU = dQ - dW)

proces izotermiczny - stała temperatura
ΔU = ΔQ - ΔW (dU = dQ - dW)

(dla gazu idealnego dU = 0

proces izochoryczny - stała objętość
ΔU = ΔQ (dU = dQ)

proces cykliczny - układ wraca do stanu wyjściowego ΔU = 0

58.

Aby pokazać proste zależności pomiędzy termodynamiką mikroskopową a makroskopową rozważmy prostą kinetyczną analizę cząsteczek gazu. Ciśnienie jest zdefiniowane jako siła wywierana na ściankę przez uderzające w nią cząsteczki.

Pęd przekazany ściance przez każdą cząstkę jest równy.

Liczba molekuł uderzająca powierzchnię dA dana jest przez strumień molekuł w kierunku z

jest gęstością molekularną, czyli liczbą molekuł na jednostkę objętości.

Jeśli założymy przypadkowy ruch molekuł, to tylko połowa molekuł poruszać się będzie w kierunku -z .

Z zależności pomiędzy popędem siły a zmianą pędu znajdujemy, że całkowity pęd przekazany powierzchni dA w czasie dt jest równy iloczynowi

Czyli

Wiemy, że

Otrzymujemy

Porównując to równanie z równaniem gazu doskonałego otrzymujemy:

Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej gazu.

59.

60.

B

C

A

T_A=T_C

B

Jeśli nie ma przepływu ciepła między A i B oraz B i C, to nie będzie

też między A i C.

Trzy różne kawałki

materii. Każdy ma

przewodzące brzegi.

A

C

C

B

A

Jeśli energia wewnętrzna w T=0K jest równa zeru, to

⁰F = 32.0 + 9/5 ⁰C

⁰R = ⁰F +459.67

K = ⁰C + 273.15

⁰R = 9/5 K

a

P

b

nieznana T

ciśnienie

V

objętość

Termometr gazowy

T

V

p

v_z

T

dx

V₃<V₂< V₁

dA

v_y

V

T

P₃<P₂< P₁

T₁< T₂<T₃

p

V

Z I zasady termodynamiki dla procesu izochorycznego:

dU = dQ = nC_VdT

v_x

z

y

x

---