Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Bazele termodinamicii - Coggle Diagram
Bazele termodinamicii
Principiul întâi al termodinamicii și aplicarea lui la diferite procese.
∆U = Q + L'. Q = ∆U + L
Cantitatea de căldură primită de sistem este egală cu suma dintre variaţia energiei interne a sistemului şi lucrul mecanic efectuat de acesta asupra corpurilor exterioare.
Variația energiei interne a unui sistem macroscopic este egală cu cantitatea de căldură primită de sistem plus lucrul mecanic efectuat asupra acestuia de corpurile din exteriorul sistemului.
Lcicl. = Q1 − Q2 ,
variaţia energiei interne
∆U = 3/2 νR∆T;
lucrul efectuat de gaz L = p∆V;
ecuaţia termică de stare pV = νRT.
Transformarea izocoră (V = const., ∆V = 0).
În transformarea izocoră cantitatea de căldură transmisă sistemului este
egală cu variaţia energiei sale interne
.
CMV = 3/2R.
Toate gazele ideale monoatomice au călduri molare la
volum constant egale.
Transformarea izotermă (T = const., ∆T = 0). În transformarea izobară cantitatea de căldură primită de gazul ideal este egală cu lucrul efectuat de acesta.
Transformarea izobară (p = const., ∆p = 0).
Constanta universală a gazelor R este numeric egală cu lucrul efectuat de 1 mol de
gaz ideal la încălzirea izobară a acestuia cu 1 K.
CMp = CMV + R.
Transformarea adiabatică(Q=0). Este transformarea în care sistemul nu schimbă căldura cu mediul exterior-nici nu primește ,nici nu cedează. Curba care reprezintă grafic transformarea adiabatică se numeşte adiabată.
p = νRT/V
pV γ= const.,-ecuaţia lui Poisson.
indice al adiabatei:γ=Cmp/Cmv
Cantatitea de căldură .Coeficienții calorici
Cantitatea de căldură cu care sistemul face schimb cu mediul înconjurător pe parcursul unui ciclu avem: Qcicl.=Qprim.+Qced.=Q1-Q2
Cantitatea de căldură
se notează cu Q. S.I -j.
c- Căldura specifică; S.I -J/(kg*K) ;c=Q/m∆T
Această modalitate de transmisie a inergiei intere de la un corp la altu ,de asemenea sub formă de energie internă ,se numește schimb de căldură ,iar cantitatea de energie transmisă prin schimb de căldură a fost numită cantitatea de căldură.
Căldură molară este egală cu raportul dintre cantitatea de căldură trasmisă substanței și produsul cantiității de substanță cu variația temperaturii.
S.I- Cm=j/(mol
K) ; Cm=Q/ν
∆T
Capacitatea calorică (termică ) a corpului este egală cu raportul dintre cantitatea de căldură transmisă corpului și variația temperaturii lui. S.I -(C)=J/K C = mc = νCM
Căldura specifică este numeric egală cu capacitatea calorică a 1 kg de substanță ,iar căldura molară este numeric egală cu capacitatea calorică a unui mol de substanță.
Principiul al doilea al termodinamicii
Este imposibilă construirea unei maşini termice periodice, rezultatul unic al funcţionării căreia ar fi transportul de căldură de la un corp rece la un corp mai cald.
Sunt imposibile procesele al căror rezultat unic ar fi luarea unei cantităţi oarecare de
căldură şi transformarea ei completă în lucru mecanic.
Este imposibilă trecerea spontană a căldurii de la corpurile cu temperaturi mai joase la corpuri cu temperaturi mai înalte.
Asemenea procese care pot fi realizate în sens invers,iar la revenirea sistemului în starea iniţială nu se produce nicio schimbare în mediul exterior se numesc procese (transformări) reversibile.
Principiul întîi interzice funcţionarea motorului termic care ar efectua lucrul mecanic fără a consuma căldură, numit şi perpetuum mobile (motor veşnic) de speţa întîi.
Este imposibil procesul periodic al cărui rezultat unic ar fi transformarea totală în lucru mecanic a cantităţii de căldură primită de la o sursă de căldură.
Efectuîndu-se calculele respective pentru randamentul ciclului Carnot (reversibil) cu gaz ideal, se obţine expresia:
ηrev.=T1-T2/T1;
Randamentul maşinii Carnot depinde numai de temperaturile corpurilor cu care agentul termic face schimb de căldură.
Lucrul gazului în procesele termodinamicii.
Lucrul gazului în procesul ciclic este egal cu suma lucrurilor pe porțiunile lui: Lcicl. +Labc+Lcda.
Lucrul gazului într-un proces ciclic este diferit de zero.
Lucrul gazului la variația volumului său este o mărime de proces.
Lucrul gazului- Lp=p(V2-V1)
∆L=p*∆V
Motoare termice.Randamentul.
Lucrul efectuat de agentul de lucru într-un ciclu avem:
L=Q1-Q2,care este o consecință a principiului întâial termodinamicii.
Randamentul:η=L/Q1=( Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1; L=Q1-Q2; S.I.η- %
Motoarele termice sunt mașinile care transformă energia internă a combustibililor în energie mecanică.
Energia internă a gazului ideal.
Energie internă a gazului ideal monoatomic
Energia potențială de interacțiune dintre moleculele gazului ideal este nulă :Ep(V)=0
¯ε_tr=3/2 KT
Energia internă a gazului ideal la temperatură constantă nu depinde de volum.
Energia internă -marime de stare.
Energia internă U a unui sistem termodinamic este egalăcu suma energiilor cinetice ale mișcării moleculelor lui și ale energiilor potențiale de interacțiune dintre ele.
Suma energiilor cinetice ale moleculelor sistemului termodinamic este în funcție de temperatura acestuia : Ec=Ec (T).
Suma energiilor potențiale de interacțiune dintre molecule este în funcție de volumul sistemului Ep=Ep(V).
Ecuație calorică de stare: U=U(V,T)
Procesul în care starea finală coincide cu cea inițială se numește proces ciclic.
Notăm cu Ec suma energiilor cinetice şi cu Ep suma energiilor potenţiale ale moleculelor. Atunci energia internă:U=Ec+Ep
Ecuația calorică de strare:U=U(V,T)
∆U cicl.=0
S.I. (U)- j; (k)- j/K
Mașini termice și protecția mediului.
Urmările acestei laturi a funcționării motoarelor termice: Gazele evacuate în urma arderii combustibililor au temperaturi mai ridicate decât temperatura atmosferei și duc la încălzirea directă a acesteia.
Ele reduc transparența atmosferei.Este cunoscut că sursa principală de energie pentru Pămînt este Soarele. Pămîntul emite la rîndul său energie. Se stabileşte un bilanţ anumit între energia primită de Pămînt de la Soare şi energia radiată de Pămînt în cosmos. Gazele degajate în atmosferă de maşinile termice absorb o parte din energia care părăseşte Pămîntul, ceea ce condiţionează creșterea temperaturii lui.
