View
85
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI. Termodynamika. Zajmuje się badaniem zjawisk, w których między innymi następuje zmiana temperatury ciała. Termodynamika. Zajmuje się badaniem zjawisk, w których między innymi następuje zmiana temperatury ciała. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI
Zajmuje się badaniem zjawisk, w których między innymi następuje zmiana temperatury ciała.
Termodynamika
Zajmuje się badaniem zjawisk, w których między innymi następuje zmiana temperatury ciała.
Termodynamika
Dotyczy ona przemian energii mechanicznej w wewnętrzną i na odwrót, czyli zajmuje się zamianą pracy na ciepło i ciepła
na pracę.
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika fenomenologiczna traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki ciągłe nie mające budowy cząsteczkowej.
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika fenomenologiczna traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki ciągłe nie mające budowy cząsteczkowej. Opiera się na równaniu Clapeyron/a :
pV = nRT
i prawach gazowych.
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika fenomenologiczna traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki ciągłe nie mające budowy cząsteczkowej. Opiera się na równaniu Clapeyron/a :
pV = nRT
i prawach gazowych.
Bada związki między makroskopowymi wielkościami charakteryzującymi układ jako całość.
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika fenomenologiczna traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki ciągłe nie mające budowy cząsteczkowej. Opiera się na równaniu Clapeyron/a :
pV = nRT
i prawach gazowych.
Bada związki między makroskopowymi wielkościami charakteryzującymi układ jako całość. Bada związki między ciśnieniem p, temperaturą T, objętością V, energią E, entropią s…
Termodynamika
Termodynamika fenomenologiczna fenomen – zjawisko, rzecz obserwowalna
Termodynamika fenomenologiczna traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki ciągłe nie mające budowy cząsteczkowej. Opiera się na równaniu Clapeyron/a :
pV = nRT
i prawach gazowych.
Bada związki między makroskopowymi wielkościami charakteryzującymi układ jako całość. Bada związki między ciśnieniem p, temperaturą T, objętością V, energią E, entropią s…
Opiera się na zasadach termodynamiki.
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
Termodynamika
Termodynamika statystyczna-Traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki mające strukturę wewnętrzną (cząsteczkową).
Termodynamika
Termodynamika statystyczna-Traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki mające strukturę wewnętrzną (cząsteczkową).
-Do cząsteczek ciała stosuje prawa mechaniki dla ich prędkości v, masy m, pędów p, energii E - w tym zasady zachowania - jest to mikroskopowy punkt widzenia.
Termodynamika
Termodynamika statystyczna-Traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki mające strukturę wewnętrzną (cząsteczkową).
-Do cząsteczek ciała stosuje prawa mechaniki dla ich prędkości v, masy m, pędów p, energii E - w tym zasady zachowania - jest to mikroskopowy punkt widzenia.
-Dodając do tego metody rachunku prawdopodobieństwa znajduje zależności między wielkościami mikroskopowymi (v, m, p, E) odnoszącymi się do poszczególnych cząstek układu, a wielkościami makroskopowymi (ciśnienie p, objętość V, temperatura T), opisującymi układ jako całość. Przykładem jest sposób wyprowadzenia podstawowego wzoru teorii kinetycznej gazów:
Termodynamika
Termodynamika statystyczna-Traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki mające strukturę wewnętrzną (cząsteczkową).
-Do cząsteczek ciała stosuje prawa mechaniki dla ich prędkości v, masy m, pędów p, energii E - w tym zasady zachowania - jest to mikroskopowy punkt widzenia.
-Dodając do tego metody rachunku prawdopodobieństwa znajduje zależności między wielkościami mikroskopowymi (v, m, p, E) odnoszącymi się do poszczególnych cząstek układu, a wielkościami makroskopowymi (ciśnienie p, objętość V, temperatura T), opisującymi układ jako całość. Przykładem jest sposób wyprowadzenia podstawowego wzoru teorii kinetycznej gazów:
Termodynamika
gdzie: p – ciśnienie gazu, n – ilość drobin w naczyniu, V – objętość gazu, Ek.śr. – średnia energia kinetyczna drobiny.
Termodynamika statystyczna-Traktuje ciała stałe, ciecze i gazy jako ośrodki mające strukturę wewnętrzną (cząsteczkową).
-Do cząsteczek ciała stosuje prawa mechaniki dla ich prędkości v, masy m, pędów p, energii E - w tym zasady zachowania - jest to mikroskopowy punkt widzenia.
-Dodając do tego metody rachunku prawdopodobieństwa znajduje zależności między wielkościami mikroskopowymi (v, m, p, E) odnoszącymi się do poszczególnych cząstek układu, a wielkościami makroskopowymi (ciśnienie p, objętość V, temperatura T), opisującymi układ jako całość. Przykładem jest sposób wyprowadzenia podstawowego wzoru teorii kinetycznej gazów:
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
.
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
jest teorią ogólniejszą niż
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
jest teorią ogólniejszą niż
termodynamika fenomenologicznea,
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
jest teorią ogólniejszą niż
termodynamika fenomenologicznea,
ponieważ zasady termodynamiki fenomenologicznej oraz granice ich stosowalności można wyprowadzić na gruncie mechaniki statystycznej.
Termodynamika
Termodynamika statystyczna
jest teorią ogólniejszą niż
termodynamika fenomenologicznea,
ponieważ zasady termodynamiki fenomenologicznej oraz granice ich stosowalności można wyprowadzić na gruncie mechaniki statystycznej.
Ze względu na zawiły aparat matematyczny stosowanie metod termodynamiki statystycznej jest niedogodne.
Energia mechaniczna
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
- potencjalnej grawitacji:
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
- potencjalnej grawitacji:
. pola centralnego:
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
- potencjalnej grawitacji:
. pola centralnego:
. pola jednorodnego: Ep = mgh.
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
- potencjalnej grawitacji:
. pola centralnego:
. pola jednorodnego: Ep = mgh.
- potencjalnej sprężystości:
Energia mechaniczna
to suma energii ciała jako całości:
- energii kinetycznej:
- potencjalnej grawitacji:
. pola centralnego:
. pola jednorodnego: Ep = mgh.
- potencjalnej sprężystości:
Zawsze mamy do czynienia z taką sytuacją, że energie potencjalne zamieniają się w kinetyczną a ta w wewnętrzną i na odwrót.
Układ termodynamiczny
Układ termodynamiczny
to część przestrzeni materialnej oddzielona od otoczenia rzeczywistą lub abstrakcyjną
granicą .
Parametry stanu termodynamicznego
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to:
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to: - ciśnienie p,
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to: - ciśnienie p, - objętość V,
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to: - ciśnienie p, - objętość V, - temperatura T,
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to: - ciśnienie p, - objętość V, - temperatura T,- liczność materii, czyli liczba moli n.
Parametry stanu termodynamicznegoTo wielkości jednoznacznie określające stan układu
termodynamicznego w danym momencie.
Są to: - ciśnienie p, - objętość V, - temperatura T,- liczność materii, czyli liczba moli n.
Parametry stanu są powiązane równaniem Clapeyron/a:
pV = nRT
Energia wewnętrzna
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek,
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek, - energia drgań i obrotów atomów wewnątrz cząsteczek,
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek, - energia drgań i obrotów atomów wewnątrz cząsteczek,- energia potencjalna wzajemnych oddziaływań atomów i cząsteczek,
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek, - energia drgań i obrotów atomów wewnątrz cząsteczek,- energia potencjalna wzajemnych oddziaływań atomów i cząsteczek, - energia elektronowa (energia elektronów w atomie - kinetyczna, potencjalna grawitacji i potencjalna elektryczna),
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek, - energia drgań i obrotów atomów wewnątrz cząsteczek,- energia potencjalna wzajemnych oddziaływań atomów i cząsteczek, - energia elektronowa (energia elektronów w atomie - kinetyczna, potencjalna grawitacji i potencjalna elektryczna),- energia chemiczna,
Energia wewnętrzna
to suma energii cząsteczek ciała (kinetycznych i energii wzajemnych oddziaływań).
W jej skład wchodzą:
- energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek, - energia drgań i obrotów atomów wewnątrz cząsteczek,- energia potencjalna wzajemnych oddziaływań atomów i cząsteczek, - energia elektronowa (energia elektronów w atomie - kinetyczna, potencjalna grawitacji i potencjalna elektryczna),- energia chemiczna, - energia jądrowa.
Ciepło
.
Ciepło
to ta część energii wewnętrznej,
która samorzutnie przechodzi od ciała
cieplejszego do chłodniejszego.
Praca w termodynamice
.
Praca w termodynamice
to ta część energii mechanicznej, która zostaje zamieniona na wewnętrzną lub
powstaje z wewnętrznej.
Pierwsza zasada termodynamiki
Pierwsza zasada termodynamiki
Pierwsza zasada termodynamiki
Zmiana energii wewnętrznej ciała jest równa sumie pobranego (oddanego) ciepła i wykonanej nad
układem (pobranej przez układ) pracy.
Funkcje stanu
Funkcje stanuDo funkcji stanu należą:
Funkcje stanuDo funkcji stanu należą:
- energia wewnętrzna ciała U,
Funkcje stanuDo funkcji stanu należą:
- energia wewnętrzna ciała U,
- praca rozumiana jako zmiana energii mechanicznej ciała W = Em,
Funkcje stanuDo funkcji stanu należą:
- energia wewnętrzna ciała U,
- praca rozumiana jako zmiana energii mechanicznej ciała W = Em,
- entropia S.
Ciepło nie jest funkcją stanu
Ciepło nie jest funkcją stanu
Pobrane (oddane) ciepło zależy od „drogi”, po której nastąpiła przemiana termodynamiczna. Pokazują to przykłady:
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
S
n, p, V, T
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
S
n, p, V, T
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok jest unieruchomiony, to gaz nie wykonuje pracy (nie zmienia się energia potencjalna grawitacji tłoka).
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok jest unieruchomiony, to gaz nie wykonuje pracy (nie zmienia się energia potencjalna grawitacji tłoka).
Doprowadzane do układu ciepło Qv pozostaje w gazie jako jego przyrost energii wewnętrznej U.
S S
n, p, V, TQv
n, p1 , V, T1
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok jest unieruchomiony, to gaz nie wykonuje pracy (nie zmienia się energia potencjalna grawitacji tłoka).
Doprowadzane do układu ciepło Qv pozostaje w gazie jako jego przyrost energii wewnętrznej U.
Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izochorycznej ma postać:
S S
n, p, V, TQv
n, p1 , V, T1
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok jest unieruchomiony, to gaz nie wykonuje pracy (nie zmienia się energia potencjalna grawitacji tłoka).
Doprowadzane do układu ciepło Qv pozostaje w gazie jako jego przyrost energii wewnętrznej U.
Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izochorycznej ma postać:
U = Qv = ncvt
S S
n, p, V, TQv
n, p1 , V, T1
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
S S
n, p, V, TQv
n, p1 , V, T1
V
T0
V=const
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izochorycznej przemianie stałej masy gazu
S S
n, p, V, TQv
n, p1 , V, T1
V
T0
V=const
p
T0
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
S
n, p, V, T
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T..
S
n, p, V, T
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok może poruszać się bez tarcia, to część doprowadzonego do układu ciepła Qp zamienia się na energię wewnętrzną gazu U, powodując wzrost temperatury gazu od T do T1, a część zamienia się na energię potencjalną grawitacji tłoka Ep (tłok idzie w górę), czyli część energii wewnętrznej powoduje wykonanie pracy W=Ep przeciwko siłom zewnętrznym (część ciepła zamienia się na energię mechaniczną otoczenia).
W
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok może poruszać się bez tarcia, to część doprowadzonego do układu ciepła Qp zamienia się na energię wewnętrzną gazu U, powodując wzrost temperatury gazu od T do T1, a część zamienia się na energię potencjalną grawitacji tłoka Ep (tłok idzie w górę), czyli część energii wewnętrznej powoduje wykonanie pracy W=Ep przeciwko siłom zewnętrznym (część ciepła zamienia się na energię mechaniczną otoczenia).
F
Po pobraniu ciepła Qp pojawia się w gazie siła F działająca na tłok. Wykonuje ona pracę W=Fh. Ponieważ p=F/S więc F=pS i dlatego
W=p(Sh)=pV=nRT
W
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Jeśli tłok może poruszać się bez tarcia, to część doprowadzonego do układu ciepła Qp zamienia się na energię wewnętrzną gazu U, powodując wzrost temperatury gazu od T do T1, a część zamienia się na energię potencjalną grawitacji tłoka Ep (tłok idzie w górę), czyli część energii wewnętrznej powoduje wykonanie pracy W=Ep przeciwko siłom zewnętrznym (część ciepła zamienia się na energię mechaniczną otoczenia).
F
Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izobarycznej ma postać:
U = Qp-W = ncpt-nRT
W
Po pobraniu ciepła Qp pojawia się w gazie siła F działająca na tłok. Wykonuje ona pracę W=Fh. Ponieważ p=F/S więc F=pS i dlatego
W=p(Sh)=pV=nRT
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
FW
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
FW
p=const
p
0 V1 V2
W=pV
V V
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
FW
p=const
p
0 V1 V2
W=pV
V V
Na wykresie zależności ciśnienia od objętości w przemianie izobarycznej pole pod wykresem jest liczbowo równe wykonanej przez gaz pracy (zmianie energii mechanicznej otoczenia, która nastąpiła kosztem ubytku energii wewnętrznej gazu).
V
T0
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
FW
p=const
p
0 V1 V2
W=pV
V V
V
T0
Ciepło nie jest funkcją stanuCiepło w izobarycznej przemianie stałej masy gazu
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p , V1, T1
FW
p=const
p
0 V1 V2
W=pV
V V
W izobarycznej przemianie gazu jego objętość zależy wprost proporcjonalnie od temperatury.
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
U = Qv = ncvT
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
U = Qv = ncvTto w przemianie izobarycznej, aby ogrzać ten sam gaz też o 10oC, trzeba dostarczyć np. 130J ciepła, ponieważ część (tu 30J) pójdzie na wykonanie pracy (zostanie zamieniona na energię mechaniczną otoczenia):
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
U = Qv = ncvTto w przemianie izobarycznej, aby ogrzać ten sam gaz też o 10oC, trzeba dostarczyć np. 130J ciepła, ponieważ część (tu 30J) pójdzie na wykonanie pracy (zostanie zamieniona na energię mechaniczną otoczenia):
U = Qp - W = ncpT - nRT
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
U = Qv = ncvTto w przemianie izobarycznej, aby ogrzać ten sam gaz też o 10oC, trzeba dostarczyć np. 130J ciepła, ponieważ część (tu 30J) pójdzie na wykonanie pracy (zostanie zamieniona na energię mechaniczną otoczenia):
U = Qp - W = ncpT - nRTDlatego:
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Jeśli w przemianie izochorycznej do ogrzania gazu np. o 10oC trzeba dostarczyć 100J ciepła (całe ciepło idzie na wzrost energii wewnętrznej, co skutkuje wzrostem temperatury):
U = Qv = ncvTto w przemianie izobarycznej, aby ogrzać ten sam gaz też o 10oC, trzeba dostarczyć np. 130J ciepła, ponieważ część (tu 30J) pójdzie na wykonanie pracy (zostanie zamieniona na energię mechaniczną otoczenia):
U = Qp - W = ncpT - nRTDlatego:
cp = cv + R, a cp/cv =
Porównanie przemian izochorycznej i izobarycznej
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
S
n, p, V, T
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. Ponieważ w tej przemianie nie ma zmiany temperatury T, więc nie ma również zmiany energii wewnętrznej gazu U. Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izotermicznej ma postać:
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. Ponieważ w tej przemianie nie ma zmiany temperatury T, więc nie ma również zmiany energii wewnętrznej gazu U. Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izotermicznej ma postać:
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T Qi – Wi = 0
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. Ponieważ w tej przemianie nie ma zmiany temperatury T, więc nie ma również zmiany energii wewnętrznej gazu U. Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izotermicznej ma postać:
czyli:
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T
Qi = Wi
Qi – Wi = 0
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. Ponieważ w tej przemianie nie ma zmiany temperatury T, więc nie ma również zmiany energii wewnętrznej gazu U. Pierwsza zasada termodynamiki (U=Q+W) dla przemiany izotermicznej ma postać:
czyli:
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T
Qi = Wi
Qi – Wi = 0
Znaczy to, że w przemianie izotermicznej gaz zamienia na energię mechaniczną otoczenia (Wi) całe ciepło (Qi) , które pobiera od tego otoczenia.
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
WT
h
S S
n, p, V, T
Qp
n, p1, V1, T
p
V0
W izotermicznej przemianie gazu ciśnienie p zależy odwrotnie proporcjonalnie od jego objętości V.
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
p1
p
V0 V1 V2
p2
Na wykresie zależności ciśnienia od objętości, pole pod wykresem liczbowo jest równe wykonanej przez gaz pracy (patrz przemiana izobaryczna). Aby obliczyć to pole dzielimy je na wiele prostokątów, których pole jest łatwe do obliczenia. Suma pól prostokątów jest równa wykonanej pracy. Zwiększając liczbę prostokątów coraz bardziej zbliżamy się do prawdziwej wartości pola. W granicy, gdy liczba prostokątów dąży do nieskończoności znajdujemy (potrzebne jest całkowanie):
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
p1
p
V0 V1 V2
p2
Na wykresie zależności ciśnienia od objętości, pole pod wykresem liczbowo jest równe wykonanej przez gaz pracy (patrz przemiana izobaryczna). Aby obliczyć to pole dzielimy je na wiele prostokątów, których pole jest łatwe do obliczenia. Suma pól prostokątów jest równa wykonanej pracy. Zwiększając liczbę prostokątów coraz bardziej zbliżamy się do prawdziwej wartości pola. W granicy, gdy liczba prostokątów dąży do nieskończoności znajdujemy (potrzebne jest całkowanie):
Praca w izotermicznej przemianie stałej masy gazu
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
S
n, p, V, T
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T.
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
W przemianie izochorycznej: zmiana energii wewnętrznej Uv następuje kosztem pobranego lub oddanego ciepła Qv (i na odwrót):
Uv = Qv = ncvT.
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
W przemianie izochorycznej: zmiana energii wewnętrznej Uv następuje kosztem pobranego lub oddanego ciepła Qv (i na odwrót):
Uv = Qv = ncvT.W przemianie adiabatycznej: przyrost energii wewnętrznej Ua następuje kosztem wykonanej nad gazem pracy Wa (i na odwrót):
Ua = Wa.
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
W przemianie izochorycznej: zmiana energii wewnętrznej Uv następuje kosztem pobranego lub oddanego ciepła Qv (i na odwrót):
Uv = Qv = ncvT.W przemianie adiabatycznej: przyrost energii wewnętrznej Ua następuje kosztem wykonanej nad gazem pracy Wa (i na odwrót):
Ua = Wa.Wynika z tego, że taki sam przyrost temperatury T gazu możemy otrzymać:
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
W przemianie izochorycznej: zmiana energii wewnętrznej Uv następuje kosztem pobranego lub oddanego ciepła Qv (i na odwrót):
Uv = Qv = ncvT.W przemianie adiabatycznej: przyrost energii wewnętrznej Ua następuje kosztem wykonanej nad gazem pracy Wa (i na odwrót):
Ua = Wa.Wynika z tego, że taki sam przyrost temperatury T gazu możemy otrzymać: - dostarczając mu izochorycznie np. Qv = 100J ciepła, lub
Wa
h
S S
n, p, V, T
Ua
n, p1, V1, T1
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Niech w cylindrze pod tłokiem znajduje się n moli gazu doskonałego o objętości V, pod ciśnieniem p i o temperaturze T. W przemianie tej gaz wykonuje pracę Wa kosztem swojej energii wewnętrznej Ua (część energii wewnętrznej gazu Ua zamieniana jest na energię mechaniczną otoczenia Em=W, czyli energię tłoka).
Przemiany energii w adiabatycznej przemianie gazu przypominają przemianę izochoryczną.
W przemianie izochorycznej: zmiana energii wewnętrznej Uv następuje kosztem pobranego lub oddanego ciepła Qv (i na odwrót):
Uv = Qv = ncvT.W przemianie adiabatycznej: przyrost energii wewnętrznej Ua następuje kosztem wykonanej nad gazem pracy Wa (i na odwrót):
Ua = Wa.Wynika z tego, że taki sam przyrost temperatury T gazu możemy otrzymać: - dostarczając mu izochorycznie np. Qv = 100J ciepła, lub- wykonując nad nim adiabatycznie pracę Wa = 100 J.
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazu
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób:
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób:-dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną),
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób:-dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
W izotermicznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wyniku
zmian jego objętości V. Opisuje to zależność . Wykresem tej zależności jest izoterma (gałąź hiperboli).
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób:-dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
W izotermicznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wyniku
zmian jego objętości V. Opisuje to zależność . Wykresem tej zależności jest izoterma (gałąź hiperboli).
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób: -dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
p
V0
--- izoterma
Vi
pi
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób: -dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
W izotermicznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wyniku
zmian jego objętości V. Opisuje to zależność . Wykresem tej zależności jest izoterma (gałąź hiperboli). W adiabatycznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wynikuzmian jego objętości V i zmiany temperatury T wynikającej ze zmiany energii wewnętrznej (która w przemianie izotermicznej nie miała miejsca). Czyli w przemianie adiabatycznej zmiany ciśnienia, odpowiadające tym samym zmianom objętości co w przemianie adiabatycznej, są większe.
p
V0
--- izoterma
pi
Vi
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób: -dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
p
V0
--- izoterma
adiabata
Va
pipa
W izotermicznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wyniku
zmian jego objętości V. Opisuje to zależność . Wykresem tej zależności jest izoterma (gałąź hiperboli). W adiabatycznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wynikuzmian jego objętości V i zmiany temperatury T wynikającej ze zmiany energii wewnętrznej (która w przemianie izotermicznej nie miała miejsca). Czyli w przemianie adiabatycznej zmiany ciśnienia, odpowiadające tym samym zmianom objętości co w przemianie adiabatycznej, są większe.
Vi
Praca w adiabatycznej przemianie stałej masy gazuPraca w przemianie adiabatycznej Wa, która powoduje wzrost temperatury n moli gazu o T, jest taka sama, jak ciepło pobrane w przemianie izochorycznej Qv, które powoduje taki sam wzrost temperatury T:
Wa = Qv = ncvT.Można powiedzieć, że ten sam przyrost temperatury gazu można uzyskać w dwojaki sposób: -dostarczając mu izochorycznie np. 100J ciepła (dostarczając z zewnątrz energię wewnętrzną), -wykonując nad nim 100J pracy (zamieniając energię mechaniczną otoczenia na wewnętrzną gazu).
p
V0
--- izoterma
adiabata
Va
pipa
W izotermicznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wyniku
zmian jego objętości V. Opisuje to zależność . Wykresem tej zależności jest izoterma (gałąź hiperboli). W adiabatycznej przemianie gazu zmiany ciśnienia p następują w wynikuzmian jego objętości V i zmiany temperatury T wynikającej ze zmiany energii wewnętrznej (która w przemianie izotermicznej nie miała miejsca). Czyli w przemianie adiabatycznej zmiany ciśnienia, odpowiadające tym samym zmianom objętości co w przemianie adiabatycznej, są większe.
Adiabata jest bardziej stroma niż izoterma.
Vi
Silnik CarnotaSilnik Carnota pracuje w cyklu (szeregu przemian) termodynamicznych, podczas których pobrane ciepło jest zamieniane na energię mechaniczną. Przedstawimy przemiany w tym cyklu na wykresie zależności ciśnienia p od objętości V.
U = Q + W
p
V0
Grzejnik
Grzejnik
Grzejnik
Silnik Carnota U = Q + W
p
V0
Grzejnik Izolator Chłodnica
Gaz
T1 T2
Niech silnikiem będzie cylinder o ściankach i tłoku wykonanymi z idealnego izolatora i dnem idealnie przewodzącym ciepło. Substancją roboczą niech będzie gaz doskonały.
Silnik Carnota pracuje w cyklu (szeregu przemian) termodynamicznych, podczas których pobrane ciepło jest zamieniane na energię mechaniczną. Przedstawimy przemiany w tym cyklu na wykresie zależności ciśnienia p od objętości V.
Silnik Carnota- AB - to izotermiczne rozprężanie (U1=0, co znaczy, że Q1=-W1).
Gaz pobiera ciepło: Q1=nRT1ln(V2/V1) i wykonuje tyle samo pracy: W1=nRT1ln(V2/V1)
U = Q + W
A
B
T1
T1
p
VV1
p1
p2
p3
V20
Q1 W1
Izolator Chłodnica
Gaz
T1 T2
Grzejnik
Silnik Carnota- AB - to izotermiczne rozprężanie (U1=0, co znaczy, że Q1=-W1).
Gaz pobiera ciepło: Q1=nRT1ln(V2/V1) i wykonuje tyle samo pracy: W1=nRT1ln(V2/V1)
- BC - to adiabatyczne rozprężanie (U2=W2 bo Qa=0).
Gaz wykonuje pracę: W2=ncv(T1-T2),
U = Q + W
A
B
C
T1
T1
T2
p
VV1
p1
p2
p3
V2 V30
Q1 W1
W2
Izolator Chłodnica
Gaz
T1 T2
Grzejnik
Silnik Carnota- AB - to izotermiczne rozprężanie (U1=0, co znaczy, że Q1=-W1).
Gaz pobiera ciepło: Q1=nRT1ln(V2/V1) i wykonuje tyle samo pracy: W1=nRT1ln(V2/V1)
- BC - to adiabatyczne rozprężanie (U2=W2 bo Qa=0).
Gaz wykonuje pracę: W2=ncv(T1-T2),
- CD - to izotermiczne sprężanie (U3=0 i W3=-Q2).
Gaz oddaje ciepło: Q2=nRT2ln(V3/V4) i pobiera tyle samo pracy:W2=nRT2ln(V3/V4)
U = Q + W
A
B
C
D
T1
T1
T2
T2
p
VV1
p1
p2
p3
p4
V4 V2 V30
Q1
Q2
W1
W2
W3
Izolator Chłodnica
Gaz
T1 T2
Grzejnik
Silnik Carnota- AB - to izotermiczne rozprężanie (U1=0, co znaczy, że Q1=-W1).
Gaz pobiera ciepło: Q1=nRT1ln(V2/V1) i wykonuje tyle samo pracy: W1=nRT1ln(V2/V1)
- BC - to adiabatyczne rozprężanie (U2=W2 bo Qa=0).
Gaz wykonuje pracę: W2=ncv(T1-T2),
- CD - to izotermiczne sprężanie (U3=0 i W3=-Q2).
Gaz oddaje ciepło: Q2=nRT2ln(V3/V4) i pobiera tyle samo pracy:W2=nRT2ln(V3/V4)
- DA - to adiabatyczne sprężanie (U4=W4, bo Qa=0).
Gaz pobiera pracę: W4=ncv(T1-T2)
A
B
C
D
T1
T1
T2
T2
p
VV1
p1
p2
p3
p4
V4 V2 V30
Q1
Q2
W1
W2
W3
W4
U = Q + W
Izolator Chłodnica
Gaz
T1 T2
Grzejnik
Silnik CarnotaW całym cyklu:
- AB - Gaz pobiera ciepło: Q1=nRT1ln(V2/V1) i wykonuje tyle samo pracy: W1=nRT1ln(V2/V1)
- BC - Gaz wykonuje pracę: W2=ncv(T1-T2),
- CD - Gaz oddaje ciepło: Q2=nRT2ln(V3/V4) i pobiera tyle samo pracy: W2=nRT2ln(V3/V4)
- DA - Gaz pobiera pracę: W4=ncv(T1-T2)
A
B
C
D
T1
T1
T2
T2
p
VV1
p1
p2
p3
p4
V4 V2 V30
Q1
Q2
W1
W2
W3
W4
U = Q + W
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego:
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego:
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego.:
Jest tak dlatego, że ciepło oddane do otoczenia Q2 w silniku rzeczywistym jest sumą:
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego.:
Jest tak dlatego, że ciepło oddane do otoczenia Q2 w silniku rzeczywistym jest sumą:- ciepła oddanego chłodnicy (jak w silniku Carnota),
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego.:
Jest tak dlatego, że ciepło oddane do otoczenia Q2 w silniku rzeczywistym jest sumą:- ciepła oddanego chłodnicy (jak w silniku Carnota),
- ciepła stracone przez nieadiabatyczne ścianki cylindra (nie ma idealnej izolacji),
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego.:
Jest tak dlatego, że ciepło oddane do otoczenia Q2 w silniku rzeczywistym jest sumą:- ciepła oddanego chłodnicy (jak w silniku Carnota),
- ciepła stracone przez nieadiabatyczne ścianki cylindra (nie ma idealnej izolacji), - ciepło zatrzymane przez nieizotermiczną podstawę cylindra (nie ma materiału idealnie przewodzącego ciepło. Każdy materiał stawia „opór” przepływającemu przez niego ciepłu),
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota jest:
Powyższa sprawność jest sprawnością silnika idealnego, tzn. takiego, w którym ścianki cylindra są idealnie adiabatyczne (nie przewodzą ciepła), dno cylindra idealnie przewodzi ciepło i nie ma tarcia tłoka o ścianki cylindra. W rzeczywistym silniku, te trzy warunki nie są spełnione i sprawność silnika rzeczywistego pracującego w cyklu Carnota jest mniejsza od silnika idealnego.:
Jest tak dlatego, że ciepło oddane do otoczenia Q2 w silniku rzeczywistym jest sumą:- ciepła oddanego chłodnicy (jak w silniku Carnota),
- ciepła stracone przez nieadiabatyczne ścianki cylindra (nie ma idealnej izolacji), - ciepło zatrzymane przez nieizotermiczną podstawę cylindra (nie ma materiału idealnie przewodzącego ciepło. Każdy materiał stawia „opór” przepływającemu przez niego ciepłu), -„ciepło” stracone w wyniku tarcia, czyli ta część energii mechanicznej tłoka, która w wyniku tarcia zostanie zamieniona na wewnętrzną otoczenia.
Sprawność silnika Carnota
Sprawność silnika Carnota przykład
Mieszanka benzynowa w silniku spalinowym osiąga temperaturę ok. T1=2700K. Jeśli jest to temperatura grzejnicy w silniku, a chłodnicą jest otaczające powietrze (temperatura ok. T2 =300K), to sprawność takiego silnika pracującego w cyklu Carnota jest:
%89.ok%1002700
3002700
%89.ok%1002700
3002700
Sprawności rzeczywistych silników sięgają:
- benzynowych - 35%, - diesla - 40%,- diesla, z tzw. bezpośrednim wtryskiem paliwa, - 45%.
Mieszanka benzynowa w silniku spalinowym osiąga temperaturę ok. T1=2700K. Jeśli jest to temperatura grzejnicy w silniku, a chłodnicą jest otaczające powietrze (temperatura ok. T2 =300K), to sprawność takiego silnika pracującego w cyklu Carnota jest:
Sprawność silnika Carnota przykład
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.- Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu się nie rozdzielą się samodzielnie.
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.- Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu się nie rozdzielą się samodzielnie. - Hamujący samochód całkowicie zamienia swoją energię mechaniczną na wewnętrzną (hamulce się ogrzewają). Nie obserwujemy procesu odwrotnego.
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.- Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu się nie rozdzielą się samodzielnie. - Hamujący samochód całkowicie zamienia swoją energię mechaniczną na wewnętrzną (hamulce się ogrzewają). Nie obserwujemy procesu odwrotnego.- Tylko część energii wewnętrznej można zamienić na mechaniczną. Część trzeba oddać do otoczenia (patrz silnik Carnota).
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.- Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu się nie rozdzielą się samodzielnie. - Hamujący samochód całkowicie zamienia swoją energię mechaniczną na wewnętrzn (hamulce się ogrzewają). Nie obserwujemy procesu odwrotnego.- Tylko część energii wewnętrznej można zamienić na mechaniczną. Część trzeba oddać do otoczenia (patrz silnik Carnota).- Gaz samoistnie rozpręży się z jednego do drugiego pustego naczynia. Sam nie wróci do pierwszego.
Druga zasada termodynamiki
Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w
przyrodzie są nieodwracalne:
- Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie.- Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu się nie rozdzielą się samodzielnie. - Hamujący samochód całkowicie zamienia swoją energię mechaniczną na wewnętrzną (hamulce się ogrzewają). Nie obserwujemy procesu odwrotnego.- Tylko część energii wewnętrznej można zamienić na mechaniczną. Część trzeba oddać do otoczenia (patrz silnik Carnota).- Gaz samoistnie rozpręży się z jednego do drugiego pustego naczynia. Sam nie wróci do pierwszego.
Prawidłowość w kierunku przebiegu zjawisk w przyrodzie ujmuje druga zasada termodynamiki.
Druga zasada termodynamiki
Wg M. Plancka:Nie jest możliwe skonstruowanie periodycznie działającej maszyny, której działanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła.
Druga zasada termodynamiki
Wg M. Plancka:Nie jest możliwe skonstruowanie periodycznie działającej maszyny, której działanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła.
Wg M. Ostwalda:Perpetuum mobile drugiego rodzaju nie jest możliwe. (Perpetuum mobile II rodzaju zamieniałoby energię wewnętrzną w 100% na energię mechaniczną).
Druga zasada termodynamiki
Wg M. Plancka:Nie jest możliwe skonstruowanie periodycznie działającej maszyny, której działanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła.
Wg M. Ostwalda:Perpetuum mobile drugiego rodzaju nie jest możliwe. (Perpetuum mobile II rodzaju zamieniałoby energię wewnętrzną w 100% na energię mechaniczną).
Wg R. Clausiusa:Ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej.
Druga zasada termodynamiki
Wg M. Plancka:Nie jest możliwe skonstruowanie periodycznie działającej maszyny, której działanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła.
Wg M. Ostwalda:Perpetuum mobile drugiego rodzaju nie jest możliwe. (Perpetuum mobile II rodzaju zamieniałoby energię wewnętrzną w 100% na energię mechaniczną).
Wg R. Clausiusa:Ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej.
Wg E. Schmidta:Nie można całkowicie odwrócić przemiany, w której występuje tarcie.
Druga zasada termodynamiki
Powstają pytania:
Druga zasada termodynamiki
Powstają pytania:
Jakim równaniem opisać drugą zasadę termodynamiki?
Druga zasada termodynamiki
Powstają pytania:
Jakim równaniem opisać drugą zasadę termodynamiki?
Jakie wielkości w tym równaniu będą nam mówić o jednokierunkowym przebiegu zjawisk w przyrodzie?
Druga zasada termodynamiki
Powstają pytania:
Jakim równaniem opisać drugą zasadę termodynamiki?
Jakie wielkości w tym równaniu będą nam mówić o jednokierunkowym przebiegu zjawisk w przyrodzie?
Odpowiedzi na te pytania udziela
zasada wzrostu entropii.
Druga zasada termodynamiki
Recommended