Picture4 (2)

w tym jego zmiennych x i z. Zmiana ta nie zależy od drogi przebiegu, w tym etapów, przez jakie przemiana przechodziła.

Równowaga termiczna

Jeśli dwa układy zetkną się ze sobą poprzez przegrodę przewodzącą ciepło, to stany równowagi tych układów będą ulegały zmianie, aż do osiągnięcia wspólnego stanu równowagi. Wiąże się z tym zerowa zasada termodynamiki, która mówi, że jeśli dwa układy są w równowadze termicznej z jakimś trzecim układem, to wszystkie te układy są w równowadze termicznej względem siebie.

Temperatura

Temperatura jest miarą stopnia ogrzania układu i jest podstawowy zmienną termodynamiczną. Układy, które są w równowadze termicznej, mają tę samą temperaturę. Różnica temperatur powoduje przepływ ciepła pomiędzy układami. Przykładem jest termometr, który wyrównuje swoją temperaturę z temperaturą otoczenia.

W praktyce stosuje się różne skale temperatur. W skali Celsjusza t₀= 0°C jest temperaturą lodu zmieszanego z wodą nasyconą powietrzem pod ciśnieniem I nim, natomiast t₁₀o~ 100°C jest to temperatura wody wrzącej pod ciśnieniem I atm.

Do pomiarów temperatury stosuje się termometry, np. rtęciowe lub alkoholowe. Należy do nich termopara, tj. układ złożony z dwóch metali połączonych spoiną. Jeśli dwa takie układy połączone ze sobą umieści się w dwu środowiskach o różnych temperaturach, w tym jednej znanej, to na zakończeniach obydwu pojawia się różnica potencjałów, zwana siłą elektromotoryczną termopary. /jej wartości oblicza się temperaturę nieznaną.

Skala Kelwina jest nazywana skalą absolutną; związana jest ze skalą Celsjusza zależnością: /°C = (273,15 + /)K oraz T K = {T-273,15)°C. Temperaturze absolutnej T-0 odpowiada w skali Celsjusza —273,15°C. Temperaturą odniesienia jest punkt potrójny wody, w którym współistnieją lód, woda i para wodna bez gazów obojętnych. Temperatura punktu potrójnego T₀ = 273,15 K.

I zasada termodynamiki

Wymiana ciepła pomiędzy układem i otoczeniem oraz wykonywanie pracy s:| zjawiskami spotykanymi zwykle w praktyce. Ciepło i praca są wielkościami równoważnymi. Można zamienić ciepło na pracę (np. lokomotywy parowe) albo pracę na ciepło (np. tarcie). Ciepło i praca są wielkościami mierzalnymi.

Ilość pracy potrzebnej do przeprowadzenia układu izolowanego z jednego sianu równowagi do drugiego nie zależy od źródła pracy i od drogi przebiegu

procesu, zależy zaś od ilości substancji w układzie, w sumie zalc/y tul stanu po czątkowego i końcowego układu. Ta ilość pracy nazywa się cinryj<i u. wnętrzną. Energia wewnętrzna układu jest sumą jego wszystkich rodzajów cm i gii. Energia ta jest funkcją termodynamiczną. Jej zmiana przy przejściu układu od początkowego stanu równowagi A do końcowego stanu równowagi Ił |> i równa pracy wymienionej przez układ z otoczeniem w przemianie adiabaty* • nej. Przemiana adiabatyczna odbywa się w układzie izolowanym termicznie w którym zmiana energii wewnętrznej jest równa pracy wymienionej pomięd/\ układem i otoczeniem.

Energię wewnętrzną oznacza się symbolem U, pracę symbolem II , dcliim i zmiany energii wewnętrznej układu jest:

A LI li/t Ua    Wjiliahat.

I zasada termodynamiki jest zasadą zachowania energii, (idy układ za mkniety ma stałą masę, to zmiana jego energii wewnętrznej jest równa suma ciepła Q i pracy W wymienionych z otoczeniem:

AU =Q + W.

W procesach zachodzących w układzie izolowanym energia wewnętrzna ni< ulega zmianie. Jeśli ciepło i praca są wymieniane pomiędzy układem i obu /< niem, to ciepło przekazane układowi i praca wykonana na nim mają warto,m dodatnie, natomiast ciepło i praca oddane przez układ mają wartości u|omne Ciepło, energię i pracę wyraża się w dżulach .1 (układ SI).

Z I zasadą termodynamiki związane jest pojęcie pracy zmiany objęlo.i układu, w skrócie pracy objętościowej, przy zachowaniu stałej lempcralun Zmiana objętości układu AC, np. ciała gazowego, jest związana z element.u u. pracą W następującym równaniem:

W = -pdV,

gdzie: p - ciśnienie gazu. Znak minus bierze się stąd, że pracę wykonuje uklrnl Opisany proces jest izoterrniczny, biegnie bowiem bez zmian temperatury.

Zmiany objętości gazów mają miejsce w cylindrach tłokowych poja/dóy mechanicznych. Praca wykonana przy zmianie objętości od V, do V> wynosi:

Zmiana energii wewnętrznej układu otwartego A U może -się odbyć na sposó > iepła {> albo na sposób piacy II