Curs 2Curs 2

PlanulPlanul prezentariiprezentariiI.I. NotiuniNotiuni termodinamicetermodinamice de de bazabaza

-- SistemeSisteme termodinamicetermodinamice, , stareastarea sistemuluisistemului termodinamictermodinamic, , proceseprocesetermodinamicetermodinamice..

II. II. ContactulContactul termictermic, , echilibruechilibru termictermic, , temperaturatemperatura empiricaempirica, , masurareamasurareatemperaturiitemperaturii..

MiscareaMiscarea de de agitatieagitatie termicatermica, , energiaenergia internainterna a a unuiunui sistemsistemtermodinamictermodinamic..

III. III. TeoriaTeoria cineticocinetico--molecularamoleculara a a gazelorgazelor..

IV. IV. TransformariTransformari simple ale simple ale gazuluigazului ideal (ideal (legilelegile gazelorgazelor).).

V. V. PrincipiilePrincipiile termodinamiciitermodinamicii

FENOMENE TERMICEFENOMENE TERMICE

I. I. NotiuniNotiuni termodinamicetermodinamice de de bazabaza, ,

I.1 I.1 SistemeSisteme termodinamicetermodinamice, , proceseprocese termodinamicetermodinamice

TermodinamicaTermodinamica esteeste o o ramuraramura a a fiziciifizicii care care studiazastudiaza din din punctpunct de de vederevedere energetic, energetic, proprietatileproprietatilesubstantelorsubstantelor, , miscareamiscarea de de agitatieagitatie termicatermica din din acesteaacestea, , naturanatura energeticaenergetica a a calduriicaldurii sisi conversiaconversiaacesteiaacesteia in in altealte formeforme de de energieenergie ((mecanicamecanica, , electricaelectrica, , chimicachimica).).

MetodeleMetodele de de studiustudiu in in termodinamicatermodinamica suntsunt: :

-- metodametoda fenomenologicafenomenologica ((analizeasaanalizeasa sistemelesistemele termodinamicetermodinamice sisi interactiunileinteractiunile dintedinte acesteaacestea pepebazabaza unorunor concepteconcepte macroscopicemacroscopice farafara a a explicaexplica insainsa mecanismulmecanismul care care prodiceprodice femomenulfemomenul););

-- metodametoda statisticastatistica ((iaia in in considerareconsiderare structurastructura molecularamoleculara a a sistemelorsistemelor termodinamicetermodinamice in in explicareaexplicarea proprietatilorproprietatilor sisi a a moduluimodului de de interactiuneinteractiune dintredintre acesteaacestea))

SistemulSistemul termodinamictermodinamic esteeste un un sistemsistem (macroscopic) (macroscopic) alcatuitalcatuit dintrdintr--un un numarnumar mare de mare de particuleparticuleaflateaflate intrintr--oo miscaremiscare continua continua sisi care care interactioneazainteractioneaza permanent permanent intreintre eleele..

PoatePoate fifi alcatuitalcatuit din din substantasubstanta dardar sisi din din energieenergie radiantaradianta sausau campuricampuri electriceelectrice sisi magneticemagnetice..

ExteriorulExteriorul sistsist. . termodinamictermodinamic

SistemSistemTermodinamicTermodinamic

FrontieraFrontierasistemuluisistemului

Fig. 1Fig. 1 SistemulSistemul termodinamictermodinamic

ClasificareaClasificarea sistemelorsistemelor termodinamicetermodinamice

1.1. IzolateIzolate

2.2. InchiseInchise

3.3. DeschiseDeschise

4.4. OmogeneOmogene

5.5. HeterogeneHeterogene

InteractiuneaInteractiunea sistemuluisistemului termodinamictermodinamic cu cu mediulmediul exterior:exterior:

SistemTermodinamic

Mediul exterior

Substanta

Caldura Lucru mecanic

Radiatii

Fig. 2Fig. 2 InteractiuneaInteractiunea sistemuluisistemului termodinamictermodinamic cu cu mediulmediul exteriorexterior

StareaStarea sistemuluisistemului termodinamictermodinamic==totalitateatotalitatea proprietatilorproprietatilor fizicefizice ale ale sistemuluisistemuluitermodinamictermodinamic la un moment de la un moment de timptimp datdat

ParametriiParametrii de stare=de stare=marimimarimi fizicefizice care care caracterizeazacaracterizeaza stareastarea sistemuluisistemuluitermodinamictermodinamic

StariStari de de echilibruechilibru sisi neechilibruneechilibru::

•• StareaStarea de de echilibru(neechilibruechilibru(neechilibru) ) termodinamictermodinamic esteeste stareastarea in care in care totitoti parametriiparametriide stare de stare ramanraman constanticonstanti (se (se modificamodifica) in ) in timptimp;;

••TranzitiaTranzitia sistemuluisistemului termodinamictermodinamic din din stareastarea de de neechilibruneechilibru in in stareastarea de de echilibruechilibruse se numestenumeste procesproces de de relaxarerelaxare..

ProcesProces termodinamictermodinamic::

•• TrecereaTrecerea sistemuluisistemului termodinamictermodinamic dintrdintr--oo stare stare initialainitiala de de echilibruechilibru intrintr--oo stare stare finalafinala de de echilibruechilibru..

ClasificareaClasificarea proceselorproceselor termodinamicetermodinamice::

•• ProceseProcese cvasistaticecvasistatice sisi nestaticenestatice (din (din punctpunct de de vederevedere al al starilorstarilor intermediareintermediare););

•• ProceseProcese reversibilereversibile sisi ireversibileireversibile ((dupadupa modulmodul de de treceretrecere din din stareastarea initialainitiala in in ceacea finalafinala sisi inversinvers););

•• ProceseProcese cicliceciclice sisi necicliceneciclice (din (din punctpunct de de vederevedere al al legaturiilegaturii dintredintre stareastarea initialainitialasisi ceacea finalafinala).).

•• ProceseProcese simple simple sausau complexecomplexe ((dupadupa numarulnumarul de de parametriiparametrii de stare care se de stare care se modificamodifica in in timpultimpul procesuluiprocesului).).

p

V

p p

1

2

V V

(a) (b) (c)

1 2

1

2 3

4

Fig. 2Fig. 2 ProcesProces termodinamictermodinamic cvasistaticcvasistatic (a), (a), ciclicciclic (b, c)(b, c)

ObservatiiObservatii: :

TransformareaTransformarea necvasistaticanecvasistatica: :

TransformareaTransformarea in care in care sistemulsistemul trecetrece din din stareastarea initialainitiala de de echilibruechilibru in in stareastareafinalafinala de de echilibruechilibru prinprin sari sari intermediareintermediare de de neechilibruneechilibru..

TransformarileTransformarile necvasistaticenecvasistatice nunu pot pot fifi reprezentatereprezentate graficgrafic..

OriOri cece tranformaretranformare care care nunu esteeste reversibilareversibila esteeste ireversibilaireversibila..

TransformarileTransformarile necvasistaticenecvasistatice suntsunt transformaritransformari ireversibileireversibile..

ToateToate transformariletransformarile din din naturanatura suntsunt ireversibileireversibile. . EleEle se se desfasoaradesfasoara intrintr--un un anumitanumit senssens iariar sistemelesistemele nunu pot pot revenireveni de la sine (de la sine (farafara consumconsum de de energieenergie) in ) in stareastarea initialainitiala..

II.1 II.1 ContactulContactul termictermic, , echilibruechilibru termictermicDouaDoua sausau maimai multemulte sistemesisteme termodinamicetermodinamice suntsunt in contact in contact termictermic dacadaca pot pot

schimbaschimba energieenergie intreintre eleele numainumai sub forma de sub forma de calduracaldura sisi dacadaca nunu facfac schimbschimb de de substantasubstanta..

SistemulA

SistemulB

ΔQ

Fig.3Fig.3 ContactulContactul termictermic intreintre sistemelesistemele termodinamicetermodinamice

MarimeaMarimea fizicafizica care care caracterizeazacaracterizeaza echilibrulechilibrul termictermic esteeste temperaturatemperatura..

conditiaconditia de de echilibruechilibru termictermic: A: A≡≡B <=>B <=>TTAA=T=TBB

PrincipiulPrincipiul zero al zero al termodinamiciitermodinamicii ((principiulprincipiul tranzitivitatiitranzitivitatii stariistarii de de echilibruechilibru) A) A≡≡B B ((TTAA=T=TBB), B), B≡≡C (C (TTBB=T=TCC) => A) => A≡≡C (C (TTAA=T=TCC).).

InvelisInvelis adiabaticadiabatic

II.2 II.2 MasurareaMasurarea temperaturiitemperaturii, , termometrietermometrieConceptulConceptul de de temperaturatemperatura esteeste legatlegat de de experienteleexperientele fiziologicefiziologice resimtiteresimtite la la atingereaatingerea unuiunui obiectobiect..

TermeniiTermenii de de caldcald sisi recerece au au aparutaparut de de timpuriutimpuriu in in limbajullimbajul umanuman fiindfiind, , probabilprobabil, , asociatiasociati cu cu senzatiilesenzatiile fiziologicefiziologice produseproduse la la atingereaatingerea unorunor corpuricorpuri..

TermenulTermenul de de temperaturatemperatura esteeste introdusintrodus incainca din din antichitateantichitate, , fiindfiind folositfolosit de de mediciimedicii anticiantici sisimedievalimedievali, in , in legaturalegatura cu cu temperamentultemperamentul individual.individual.

PrimelePrimele incercariincercari de de masuraremasurare a a temperaturiitemperaturii dateazadateaza din din antichitateantichitate::

--primulprimul dispozitivdispozitiv, , astaziastazi cunoscutcunoscut sub sub denumireadenumirea de de termoscoptermoscop, , utilizatutilizat pentrupentru masurareamasurareatemperaturiitemperaturii a a fostfost descrisdescris de Philo din de Philo din BizantBizant (sec. III i. Cr.) (sec. III i. Cr.) sisi apoiapoi de Hero din Alexandria de Hero din Alexandria (sec. I d. Cr.).(sec. I d. Cr.).

-- greciigrecii anticiantici cunosteaucunosteau ca ca areulareul se se dilatadilata candcand esteeste incalzitincalzit sisi au au folositfolosit aceastaaceasta proprietateproprietatela la constructiaconstructia termoscopuluitermoscopului..

FizicaFizica modernamoderna a a fenomenelorfenomenelor termicetermice a a inceputinceput sasa se se dezvoltedezvolte incepandincepand cu cu secolulsecolul al XVIIal XVII--lea, lea, odataodata cu cu inventareainventarea termometruluitermometrului, care a , care a facutfacut posibilaposibila efectuareaefectuarea unorunor experimenteexperimente cantitativecantitative..

PrimelePrimele incercariincercari de de masuraremasurare ((determinaredeterminare cantitativacantitativa) a ) a temperaturiitemperaturii au au fostfost facutefacute de un de un grupgrupde de savantisavanti italieniitalieni cu cu scopulscopul de a de a caracterizacaracteriza stareastarea corpuluicorpului umanuman prinprin masuratorimasuratori cantitativecantitativeobiectiveobiective. . AstfelAstfel, , mediculmedicul SanctoriusSanctorius ((SantorioSantorio) (1561) (1561--1636) 1636) incearcaincearca sasa determine o determine o caracteristicacaracteristicainstantaneeinstantanee a a temperamentuluitemperamentului ((temperaturatemperatura) ) folositfolosit o forma o forma modificatamodificata a a termoscopuluitermoscopului descrisdescrisanterior de Philo din anterior de Philo din BizantBizant sisi respectivrespectiv, Hero din Alexandria. , Hero din Alexandria.

O O variantavarianta ulterioaraulterioara a a acestuiaacestuia esteeste termoscopultermoscopul florentinflorentin..

AdaugareaAdaugarea uneiunei scariscari uniformeuniforme pepe tubultubul termoscopuluitermoscopului ii--a a permispermis luilui SanctoriusSanctorius sasa apreciezeapreciezegradulgradul de de temperaturatemperatura al al pacientuluipacientului. .

DupaDupa altialti istoriciistorici aiai stiinteistiintei, , inventatorulinventatorul termometruluitermometrului a a fostfost Galileo Galileo GalileiGalilei..

Fig.4Fig.4 TermoscopTermoscop de tip Philo (a, b), de tip Philo (a, b), termoscoptermoscop de tip Hero (c), de tip Hero (c), termoscoptermoscop florentinflorentin (d, e)(d, e)

(e)

(a)

(b)

(c)

(d)

UtilizareaUtilizarea termenuluitermenului de de termometrutermometru se se regasesteregaseste pentrupentru primadataprimadata in in lucrarealucrarea““La La RRéécrcrééationation MathMathéématiquematique”” a a luilui J. J. LeurechonLeurechon..

UrmatorulUrmatorul pas important pas important esteeste facutfacut de de mediculmedicul francezfrancez J. J. ReyRey care care folosestefoloseste apaapaca ca substantasubstanta termometricatermometrica..

D. G. Fahrenheit (1686D. G. Fahrenheit (1686--1736, 1736, fizicianfizician sisi ingineringiner germangerman) a ) a construitconstruit primeleprimeletermometretermometre din din sticlasticla cu cu mercurmercur sisi alcoolalcool sisi a a dezvoltatdezvoltat o o scarascara de de temperaturatemperaturacunoscutacunoscuta astaziastazi ca ca scarascara Fahrenheit.Fahrenheit.

In In secolulsecolul al XVIIIal XVIII--lea lea existaexista un un consensconsens general general pentrupentru folosireafolosirea punctelorpunctelor de de fierberefierbere sisi solidificaresolidificare a a apeiapei ca ca punctepuncte de de reperreper pentrupentru termometrietermometrie..

Andre Celsius (1701Andre Celsius (1701--1744, 1744, astronomastronom sisi fizicianfizician suedezsuedez) ) efectueazaefectueaza experimenteexperimentelaborioaselaborioase cu cu scopulscopul de a de a definidefini o o scarascara internationalainternationala de de temperaturatemperatura. . -- propunepropune o o scarascara de de temperaturatemperatura care are ca care are ca punctepuncte de de reperreper punctulpunctul de de inghetinghet al al apeiapei sisi punctulpunctul de de fierberefierbere al al apeiapei la la presiunepresiune atmosfericaatmosferica normalanormala..-- imparteimparte intervalulintervalul dintredintre celecele douadoua punctepuncte la 100 la 100 sisi atribuieatribuie punctuluipunctului de de fierberefierbereal al apeiapei temperaturatemperatura de 0de 0oo iariar punculuipuncului de de inghetinghet al al apeiapei temperaturatemperatura de 100de 100oo..

In 1750, In 1750, MMäärtenrten StrStröömermer ((prietenprieten sisi colaboratorcolaborator a a luilui Celsius) a Celsius) a inversatinversat valorilevalorileatribuiteatribuite celorcelor douadoua punctepuncte de de reperreper rezultandrezultand ceeaceea cece astaziastazi esteeste cunoscutcunoscut sub sub denumireadenumirea de de scarascara Celsius Celsius sausau scarascara centigradcentigrad..

MasurareaMasurarea temperaturiitemperaturii constaconsta in a in a stabilistabili o o corespondentacorespondenta intreintrevaloareavaloarea fizicafizica a a marimiimarimii cece caracterizeazacaracterizeaza un un termometrutermometru ((marimeamarimeatermometricatermometrica) ) sisi temperaturatemperatura termometruluitermometrului..

CorespondentaCorespondenta intreintre scarilescarile de de temperaturatemperatura Fahrenheit Fahrenheit sisi Celsius:Celsius:

oCF FTT 32

59

+= (1)

TipuriTipuri de de termometretermometre::

TermometrulTermometrul cu cu lichidlichid

TermistoriiTermistorii::

-- TermistoriiTermistorii suntsunt materialemateriale semiconductoaresemiconductoare folositefolosite dreptdrept corpcorp de de lucrulucru in in termometreletermometrele cu cu rezistentarezistenta. In . In cazulcazul acestoracestor dispozitivedispozitiverezistentarezistenta electricaelectrica scadescade odataodata cu cu crestereacresterea temperaturiitemperaturii..

TermocuplulTermocuplul::

-- TermocuplulTermocuplul esteeste un un dispozitivdispozitiv de de masuraremasurare a a temperaturiitemperaturii care se care se bazeazabazeaza pepe efectulefectul SeebekSeebek. . AcestAcest efectefect constaconsta in in aparitiaaparitia uneiunei tensiunitensiunielectromotoareelectromotoare intrintr--un circuit electric un circuit electric inchisinchis, format din , format din doidoiconductoriconductori de de naturanatura diferitadiferita, , atunciatunci candcand capetelecapetele conductorilorconductorilor suntsuntmentinutementinute la la temperaturitemperaturi diferitediferite. .

PirometrulPirometrul ((pentrupentru masurareamasurarea temperaturilortemperaturilor ridicateridicate, se , se bazeazabazeaza pepemasurareamasurarea energieienergiei radianteradiante))

TermometreTermometre cu cu radiatiiradiatii infrarosiiinfrarosii::

-- AcesteAceste termometretermometre masoaramasoara temperaturatemperatura pepe bazabaza energieienergiei infrarosiiinfrarosiiemiseemise de un corp.de un corp.

II.3 II.3 MiscareaMiscarea de de agitatieagitatie termicatermica, , energiaenergia internainterna a a unuiunui sistemsistemtermodinamictermodinamic

ParticuleleParticulele constituenteconstituente ((atomiatomi, molecule) ale , molecule) ale unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic se se aflaafla intrintr--oo continua continua miscaremiscare haoticahaotica ((dezordonatadezordonata) ) numitanumita miscaremiscare de de agitatieagitatietermicatermica saosao miscaremiscare brownianabrowniana..

--Robert Brown, botanist Robert Brown, botanist britanicbritanic (de (de origineorigine scotianascotiana) (1773) (1773--1858)1858)

Fig.5Fig.5 MiscareaMiscarea brownianabrowniana

EnergiaEnergia internainterna a a unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic reprezintareprezinta sumasuma dintredintre energiileenergiilecineticecinetice ale ale miscariimiscarii de de agitatieagitatie termicatermica ale ale particulelorparticulelor ((atomiatomi sausau molecule) molecule) din din sistemsistem, , energiileenergiile potentialepotentiale determinate de determinate de interactiunileinteractiunile intermoleculareintermolecularesisi energiileenergiile intramoleculareintramoleculare..

EEtt==U+EU+Ecc+E+Epp

III. III. TeoriaTeoria cineticocinetico--molecularamoleculara a a gazelorgazelor

III.1 III.1 GazulGazul idealideal

1.1. GazulGazul esteeste format format dintrdintr--un un numarnumar foartefoarte mare de mare de particuleparticule identiceidentice(molecule).(molecule).

2.2. DimensiunileDimensiunile moleculelormoleculelor ((atomiloratomilor) ) suntsunt micimici in in comparatiecomparatie cu cu distanteledistantele dintredintre acesteaacestea (pot (pot fifi considerate considerate punctepuncte materialemateriale).).

3.3. MiscareaMiscarea mecanicamecanica a a moleculelormoleculelor esteeste descrisadescrisa de de legilelegile luilui Newton Newton ((mecanicamecanica clasicaclasica).).

4.4. ForteleFortele intermoleculareintermoleculare suntsunt neglijabileneglijabile

5.5. MoleculeleMoleculele interactioneazainteractioneaza intreintre eleele doardoar in in proceseleprocesele de de ciocnireciocnire..

6.6. CiocnirileCiocnirile dintredintre molecule molecule respectivrespectiv, molecule , molecule sisi peretiiperetii vasuluivasului suntsuntperfect perfect elasticeelastice. .

III. 2 Un model molecular III. 2 Un model molecular pentrupentru presiuneapresiunea gazuluigazului ideal (formula ideal (formula fundamentalafundamentala a a teorieiteoriei cineticocinetico--molecularemoleculare))

ConsideramConsideram un un gazgaz ideal, ideal, inchisinchis intrintr--un vas, un vas, aflataflat in in echilibruechilibru termictermic..

In In urmaurma ciocnirilorciocnirilor dintredintre dintredintre moleculelemoleculele gazuluigazului sisi peretiiperetii vasuluivasului, , gazulgazul vavaexercitaexercita o o presiunepresiune asupraasupra peretilorperetilor vasuluivasului in care in care esteeste continutcontinut..

PresiuneaPresiunea exercitataexercitata de de gazgaz asupraasupra peretilorperetilor vasuluivasului esteeste determinatadeterminata de de fortafortamediemedie cu care cu care moleculelemoleculele actioneazaactioneaza in in procesulprocesul de de ciocnireciocnire asupraasupra peretilorperetilorvasuluivasului..

(2)

n=n=numarulnumarul de molecule din de molecule din unitateaunitatea de de volumvolum

2

2 >< vm==energiaenergia cineticacinetica mediemedie a a uneiunei moleculemolecule

(3)

232 2 ><

=vmnp

232

232 22 ><

=><

=vmv

VNvmnp

III.3 III.3 InterpretareaInterpretarea cineticocinetico--molecularamoleculara a a temperaturiitemperaturiiConsideramConsideram douadoua gaze gaze aflateaflate in contact.in contact.

MoleculeleMoleculele celorcelor douadoua gaze se gaze se vorvor ciocniciocni intreintre eleele..

MoleculeleMoleculele maimai ““rapiderapide”” vorvor acceleraaccelera moleculelemoleculele maimai ““lentelente””..

IntreIntre celecele douadoua gaze gaze vava aveaavea loc un loc un schimbschimb de de calduracaldura..

SchimbulSchimbul de de calduracaldura inceteazainceteaza la la atingereaatingerea echilibruluiechilibrului termictermic....

La La echilibruechilibru, , energiileenergiile cineticecinetice mediimedii ale ale moleculelormoleculelor celorcelor douadoua gaze gaze suntsunt egaleegale..

TemperaturaTemperatura unuiunui gazgaz ideal ideal esteeste o o masuramasura a a intensitatiiintensitatii miscariimiscarii de de agitatieagitatie termicatermica a a moleculelormoleculelor din care din care esteeste constituitconstituit

(4)TkvmB=

><23

2 2kkBB=1.38054*10=1.38054*10--2323 J/K (J/K (constantaconstanta luilui BoltzmannBoltzmann))

L. L. BoltzmanBoltzman, , fizicianfizician sisi matematicianmatematician austriacaustriac(1844(1844--1906) a 1906) a inventatinventat mecanicamecanica statisticastatistica, , utilizandutilizand--oo la la studiereastudierea gazelorgazelor.

TkvmBt 2

32

2

=><

=ε (4)

III.4 III.4 ScaraScara termodinamicatermodinamica de de temperaturatemperatura ((scarascara Kelvin)Kelvin)O O scarascara de de temperaturatemperatura care are ca care are ca sisi punctepuncte de de reperreper zero zero absolutabsolut ((punctulpunctul la la

care care inceteazainceteaza miscareamiscarea de de agitatieagitatie termicatermica) ) sisi punctulpunctul triplutriplu al al apeiapei..

T=tT=tCC+273.15 +273.15 UnitateaUnitatea de de masuramasura a a temperaturiitemperaturii pepe scarascara termodinamicatermodinamica de de temperaturatemperatura esteeste

kelvinulkelvinul..

William Thomson (lord Kelvin), William Thomson (lord Kelvin), matematicianmatematician, , fizicianfizician sisi ingineringiner britanicbritanic (1824(1824--1907).1907).

III. 5 III. 5 EcuatiaEcuatia termicatermica de stare a de stare a gazuluigazului idealideal

TkVNvm

VNp B=

><=

232 2

(5)

RTTkNTNkpV BAB νν === (6)

νν==numarulnumarul de de molimoli ((νν=m/M (M==m/M (M=masamasa molaramolara)); R=8.3143 J/mol K ()); R=8.3143 J/mol K (constantaconstantauniversalauniversala a a gazelorgazelor))

MRT

NmRT

mTkvv

A

BT

3332 ===><= (7)

vvTT==vitezaviteza termicatermica

-- vitezaviteza termicatermica caracterizeazacaracterizeaza miscareamiscarea de de agitatieagitatie termicatermica a a moleculelormoleculelor..

III.5 III.5 MasaMasa, , densitateadensitatea, , maselemasele atomiceatomice sisi unitateaunitatea atomicaatomica de de masamasa

MasaMasa==masuramasura inertieiinertiei unuiunui corpcorp

Vm

=ρ (8)

31][][

][mkg

Vm

SI

SISI ==ρ (9)

0.0013aer1H2O

1.75Mg2.7Al7.6Fe8.93Cu11.3Pb

19.07U19.3Au

Densitatea (g/cm3)Substanta

UnitateaUnitatea atomicaatomica de de masamasa=1/12 din =1/12 din masamasa izotopuluiizotopului de carbon de carbon

1 1 uamuam=1.66 * 10=1.66 * 10--2727 kgkg

M ( )=26.981539M ( )=26.981539 uam

C126

Al2713

•• MolulMolul==cantitateacantitatea de de substantasubstanta a a careicarei masamasa exprimataexprimata in in gramegrame esteeste egalaegala cu cu masamasa molecularamoleculara ((atomicaatomica) ) relativarelativa a a substanteisubstantei

•• Un mol din Un mol din oriceorice substantasubstanta continecontine acelasiacelasi numarnumar de molecule (Nde molecule (NAA==numarulnumarul luiluiAvogadro, NAvogadro, NAA=6.023*10=6.023*102323 molecule/mol).molecule/mol).

•• Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, fizician italian (1776Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, fizician italian (1776--1856).1856).

IV. IV. TransformariTransformari simple ale simple ale gazuluigazului ideal (ideal (legilelegile gazelorgazelor))••ConsideramConsideram uneleunele proceseprocese simple ale simple ale unuiunui gazgaz ideal.ideal.

••ClasificareaClasificarea proceselorproceselor termodinamicetermodinamice se se vava face in face in functiefunctie de de modulmodul de de variatievariatieal al parametitrilorparametitrilor de stare de stare aiai gazuluigazului.

IV.1 IV.1 ProcesulProcesul izobarizobarConsideramConsideram un un gazgaz ideal ideal inchisinchis intrintr--un un cilindrucilindru cu piston.cu piston.

AA BB

VV00VV

PP00PPatmatm=P=P00

Fig. 6Fig. 6 ComprimareaComprimarea((dilatareadilatarea) ) unuiunui gazgaz la la presiunepresiune constantaconstanta

•• PrinPrin incalzireincalzire gazulgazul se se dilatadilata la la presiunepresiune constantaconstanta(p(p00==patmpatm))

ProcesulProcesul in care in care presiuneapresiunea gazuluigazului ramaneramane neschimbataneschimbata esteeste un un procesproces izobarizobar..

pp00VV00==ννRTRT0 0 (10)(10)

pVpV==ννRTRT (11)(11) VP

VP

=0

0 (12)(12)

LegeaLegea transformariitransformarii izobareizobare::

RaportulRaportul dintredintre volumulvolumul sisitemperaturatemperatura absolutaabsoluta a a unuiunui gazgazideal ideal ramaneramane constant in constant in cazulcazul uneiuneitransformaritransformari izobareizobare..

IV.2 IV.2 ProcesulProcesul izocorizocorConsideramConsideram un un gazgaz inchisinchis intrintr--un un cilindrucilindru

V

T

p

V

p0

V0

p

TT0 T

p0

Fig. 7Fig. 7 ReprezentareaReprezentarea graficagrafica a a transformariitransformarii izobareizobare in in diferitediferite sistemesisteme de de coordonatecoordonate

p, Vp, V00, T, TFig. 8Fig. 8 Un Un gazgaz ideal ideal inchisinchisintrintr--un un cilindrucilindru de de volumvolumconstantconstant

••GazulGazul ideal ideal poatepoate fifi incalzitincalzitsausau racitracit dardar volumulvolumul sausauramaneramane constant.constant.

••ProcesulProcesul izobarizobar esteeste un un procesproces in care in care volumulvolumulgazuluigazului ramaneramane neschimbatneschimbat..

pp00VV00==ννRTRT0 0 (13)(13)

pVpV==ννRTRT (14)(14) TP

TP

=0

0

LegeaLegea transformariitransformarii izocoreizocore::

RaportulRaportul dintredintre presiunepresiune sisitemperaturatemperatura absolutaabsoluta a a unuiunui gazgazideal ideal ramaneramane constant in constant in cazulcazuluneiunei transformaritransformari izobcoreizobcore..

(15)(15)

IV.3 IV.3 ProcesulProcesul izotermizotermConsideramConsideram un un gazgaz inchisinchis intrintr--un un cilindrucilindru cu pistoncu piston

GazulGazul ideal ideal esteeste mentinutmentinut la la temperaturatemperatura constantaconstanta

p

T

V

T

V0

T0

p

VV0

p0

p

Fig. 9Fig. 9 ReprezentareaReprezentarea graficagrafica a a transformariitransformarii izocoreizocore in in diferitediferite sistemesisteme de de coordonatecoordonate

AA BB

PP≠≠PPatmatm

T=constantT=constantPPatmatm

Fig. 10Fig. 10 ComprimareaComprimarea ((dilatareadilatarea) ) unuiunuigazgaz ideal la ideal la temperaturatemperatura constantaconstanta

••GazulGazul ideal se ideal se poatepoate comprimacomprima sausaudilatadilata dardar in in timpultimpul procesuluiprocesuluitemperaturatemperatura sasa ramaneramane constantaconstanta

••ProcesulProcesul izotermizoterm esteeste un un procesproces in in care care temperaturatemperatura gazuluigazului ramaneramaneconstantaconstanta..

pp00VV00==ννRTRT0 0 (16)(16)

pVpV==ννRTRT (17)(17)p0Vo=pV (18)

LegeaLegea transformariitransformarii izotermeizoterme::

ProdusulProdusul dintredintre presiuneapresiuneagazuluigazului ideal ideal sisi volumulvolumul acestuiaacestuiaramaneramane constant in constant in timpultimpulprocesuluiprocesului izotermizoterm..

V

T

V0

T0

p

VV0

p0

p

p

T

p0

V

Vp 1

∝

Fig. 11Fig. 11 ReprezentareaReprezentarea graficagrafica a a transformariitransformarii izobareizobare in in diferitediferite sistemesisteme de de coordonatecoordonate

IV.4 IV.4 ProcesulProcesul general (complex)general (complex)ConsideramConsideram un un gazgaz inchisinchis intrintr--un un cilindrucilindru cu pistoncu piston

In In timpultimpul procesuluiprocesului totitoti parametriiparametrii de stare de stare aiai gazuluigazului se se modificamodifica..

pp00VV00==ννRTRT0 0 (19)(19)

pVpV==ννRTRT (20)(20) TPV

TVP

=0

00 (21)

• In timpul unei transformari generale raportul pV/T ramane constant.

• Raportul pV/T este independent de starile prin care gazul trece din stareainitiala in starea finala.

IV.5 IV.5 AmestecuriAmestecuri de gaze, de gaze, legealegea luilui DaltonDalton•• ConsideramConsideram un un amestecamestec de de maimai multemulte gaze gaze inchiseinchise intrintr--un un cilindrucilindru..

•• Conform Conform ecuatieiecuatiei termicetermice de stare:de stare:

pVpV==nRTnRT (22)(22)

undeunde::

∑=

=+++=n

ii

1321 ..... ννννν (23(23

))

∑=

=+++=n

ii RTRTpV

1321 ...)( νννν (24(24

))•• DefinimDefinim presiuneapresiunea partialapartiala a a componenteicomponentei I ca I ca fiindfiind presiuneapresiunea exercitataexercitata de de aceastaaceasta componentacomponenta in in cazulcazul in care in care arar ocupaocupa tot tot volumulvolumul sistemuluisistemului la la aceeasiaceeasitemperaturatemperatura T.T.

RTVp ii ν= (25(25))

∑∑==

==n

ii

n

ii pRTpV

11ν (26)(26)

PresiuneaPresiunea unuiunui amestecamestec de gaze de gaze esteeste egalaegala cu cu sumasuma presiunilorpresiunilor partialepartiale ale ale componentelorcomponentelor amesteculuiamestecului. (. (legealegea luilui Dalton).Dalton).

John Dalton (1766John Dalton (1766--1844): 1844): chimistchimist, , meteorologmeteorolog sisi fizicianfizician englezenglez. . CunoscutCunoscut pentrupentrucontributiilecontributiile sale la sale la dezvoltareadezvoltarea teorieiteoriei atomiceatomice modernemoderne. A . A avutavut contributiicontributii sisi la la studiulstudiulvederiivederii cromaticecromatice. . DaltonismulDaltonismul ((afectiuneafectiune a a vederiivederii cromaticecromatice) a ) a fostfost denumitdenumit in in cinsteacinstea sasa..

V. V. PrincipiilePrincipiile TermodinamiciiTermodinamiciiV.1 V.1 LucrulLucrul mecanicmecanic, , energiaenergia internainterna sisi calduracaldura

V.1.1 V.1.1 LucrulLucrul mecanicmecanic in in termodinamicatermodinamica•• LucrulLucrul mecanicmecanic esteeste o forma a o forma a schimbuluischimbului de de energieenergie dintredintre un un sistemsistem fizicfizic sisimediulmediul exterior.exterior.

InteractiuneaInteractiunea dintredintre un un sistemsistem termodinamictermodinamic sisi mediulmediul exterior exterior poatepoate modificamodifica o o modificaremodificare a a stariistarii sistemuluisistemului ca ca intregintreg ((mecanicamecanica) ) farafara a a afectaafecta stareastarea de de echilibruechilibrutermodinamictermodinamic sausau poatepoate determinadetermina sisi o o modificaremodificare a a echilibruluiechilibrului termodinamictermodinamic al al sistemuluisistemului..

Din Din punctpunct de de vederevedere termodinamictermodinamic prezintaprezinta interesinteres doardoar lucrullucrul mecanicmecanicschimbatschimbat de de sistemsistem cu cu exteriorulexteriorul intrintr--oo transformaretransformare termodinamicatermodinamica !!!!!!

ConsideramConsideram un un gazgaz inchisinchis intrintr--un un cilinducilindu cu piston:cu piston:

p

ΔΔll

SS

Fig. 12 Fig. 12 LucrulLucrul mecanicmecanic intrintr--ootransformaretransformare termodinamicatermodinamica

F=pS (27)

((fortaforta exercitataexercitata de de gazgaz asupraasupra pistonuluipistonului))

(28)

((relatierelatie valabilavalabila doardoar pentrupentru o o transformaretransformareizobaraizobara))

VpVVplpSlFlFW Δ=−=Δ=Δ=Δ⋅= )( 12

rr

DacaDaca in in timpultimpul transformariitransformarii presiuneapresiunea se se modificamodifica, , lucrullucrul mecanicmecanic efectuatefectuat in in timpultimpul uneiunei transformaritransformari se se exprimaexprima ca ca sisi sumasuma lucrurilorlucrurilor mecanicemecanice elementareelementareefectuateefectuate de de gazgaz in in decursuldecursul procesuluiprocesului termodinamictermodinamic::

∫=2

1

V

V

pdVW (29)

BBp

VVV1 V2

p

W=pΔV

p

VVV1 V2

p

W=pΔV

p

VVV1 V2

W=pΔVCCAA AA

BB

CC

DD

Fig. 13 Fig. 13 InterpretareaInterpretarea geometricageometrica a a lucruluilucrului mecanicmecanic

LucrulLucrul mecanicmecanic depindedepinde de de procesulprocesul urmaturmat de de sistemulsistemul termodinamictermodinamic..

LucrulLucrul mecanicmecanic efectuatefectuat intrintr--oo transformaretransformare termodinamicatermodinamica esteeste numeric numeric egalegal cu aria cu aria marginitamarginita de de graficulgraficul transformariitransformarii termodinamicetermodinamice (p=(p=f(Vf(V)) )) sisi axaaxa volumuluivolumului..

LucrulLucrul mecanicmecanic esteeste pozitivpozitiv dacadaca sistemulsistemul efectueazaefectueaza lucrulucru mecanicmecanic asupraasupra exterioruluiexteriorului sisinegativnegativ dacadaca mediulmediul exterior exterior efectueazaefectueaza lucrulucru mecanicmecanic asupraasupra sistemuluisistemului termodinamictermodinamic..

LucrulLucrul mecanicmecanic efectuatefectuat intrintr--oo transformaretransformare ciclicaciclica esteeste numeric numeric egalegal cu aria cu aria marginitamarginita de de graficulgraficul transformariitransformarii..

V.1.2 V.1.2 EnergiaEnergia internainterna a a unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic•• EnergiaEnergia internainterna a a unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic esteeste reprezintareprezinta sumasuma dintredintre energiileenergiilecineticecinetice ale ale miscariimiscarii de de agitatieagitatie termicatermica ale ale moleculelormoleculelor, , eneriileeneriile potentialepotentiale ale ale interactiunilorinteractiunilor dintredintre molecule molecule sisi a a energiilorenergiilor intramoleculareintramoleculare..

•• EnergiaEnergia internainterna a a unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic esteeste o o functiefunctie de stare a de stare a sistemuluisistemuluitermodinamictermodinamic..

•• EnergiaEnergia internainterna a a unuiunui sistemsistem termodinamictermodinamic esteeste o o marimemarime fizicafizica extensivaextensiva..

•• EnergiaEnergia internainterna a a gazuluigazului perfect perfect depindedepinde doardoar de de temperaturatemperatura acestuiaacestuia. (. (gazulgazulperfect perfect esteeste un un gazgaz real real aflataflat in in conditiiconditii fizicefizice in care se in care se comportacomporta ca un ca un gazgaz ideal)ideal)

Fig. 14Fig. 14 DestindereaDestinderea unuiunuigazgaz in in vidvid ((experientaexperienta luilui

Joule)Joule)

vid

aer

termometrutermometru ••LucrulLucrul mecanicmecanic efectuatefectuat de de gazgaz la la destindereadestinderea in in vidvid esteeste nulnul..

••In In urmaurma destinderiidestinderii un un vidvid indicatiaindicatia termometruluitermometrului nunu se se modificamodifica..

••SchimbulSchimbul de de calduracaldura intreintre sistemsistem sisi mediulmediul exterior exterior esteeste nulnul..

EnergiaEnergia internainterna a a gazuluigazului perfect (ideal) perfect (ideal) depindedepinde doardoar de de temperaturatemperatura gazuluigazului sisi esteesteindependentaindependenta de de volumulvolumul ocupatocupat de de acestaacesta..

James Prescott Joule (1818James Prescott Joule (1818--1889), 1889), fizicianfizician englezenglez. . Are Are contributiicontributii importanteimportante in in termodinamicatermodinamica, , electricitateelectricitate sisi magnetism.magnetism.

V.1.2.1 V.1.2.1 EnergiaEnergia internainterna a a gazuluigazului idealideal••EsteEste determinatadeterminata doardoar de de miscareamiscarea de de agitatieagitatie termicatermica a a moleculelormoleculelor gazuluigazuluiideal.ideal.

RTTkNNU BAt ννε23)

23( === (30)

Fig. 15Fig. 15 GradeleGradele de de libertatelibertatepentrupentru un atom un atom sisi o o moleculamolecula biatomicabiatomica

i=3 i=3 pentrupentru un atom (determinate de un atom (determinate de miscareamiscarea de de translatietranslatie))

i=5 i=5 pentrupentru o o moleculamolecula biatomicabiatomica ((treitrei grade de grade de libertatelibertate de de translatietranslatie sisi douadoua de de rotatierotatie))

OscilatiaOscilatia atomiloratomilor in in cazulcazul moleculeimoleculei biatomicebiatomice maimai introduce introduce incainca douadoua grade de grade de libertatelibertate..

FiecaruiFiecarui grad de grad de libertatelibertate ii ii corespundecorespunde o o energieenergie (1/2)k(1/2)kBBTT

RTiU ν2

= (31)

V.1.3 V.1.3 CalduraCalduraCalduraCaldura esteeste o forma a o forma a schimbuluischimbului de de energieenergie intreintre douadoua sistemesisteme termodinamicetermodinamice..

SchimbulSchimbul de de calduracaldura intreintre douadoua sistemesisteme termodinamicetermodinamice aflateaflate in contact in contact apareaparenumainumai datoritadatorita diferenteidiferentei de de temperaturatemperatura dintredintre celecele douadoua sistemesisteme..

Fig. 16Fig. 16 ExperimentulExperimentul luilui Joule Joule pentrupentru determinareadeterminarea echivalentuluiechivalentului

mecanicmecanic al al calduriicaldurii

••ApaApa din din vasulvasul cu cu peretipereti termoizolatoritermoizolatori esteesteagitataagitata ((amestecataamestecata) cu ) cu ajutorulajutorul eliceielicei..

••EliceaElicea esteeste pusapusa in in miscaremiscare de de greutateagreutatea G.G.

••In In procesulprocesul de de amestecareamestecare apaapa se se incalzesteincalzeste..

••AplicandAplicand conservareaconservarea energieienergiei se se obtineobtine::

PeretePeretetermoizolatortermoizolator

HH22OO

TermometruTermometru

GG

TE Δ∝Δ (32)

1 calorie=4.186 J1 calorie=4.186 J

CaloriaCaloria reprezintareprezinta cantitateacantitatea de de calduracalduranecesaranecesara pentrupentru a a incalziincalzi un gram de un gram de apaapade la 14.5 de la 14.5 °°C la 15.5 C la 15.5 °°

ConventieConventie de de semnsemn: : calduracaldura primitaprimita de un de un sistemsistem termodinamictermodinamic esteeste pozitivapozitiva iariarcalduracaldura cedatacedata esteeste negativanegativa..

V.2 V.2 PrincipiulPrincipiul I al I al termodinamiciitermodinamicii

ΔΔQQΔΔUU ΔΔWW

SistemSistem termodtermod..

Fig. 17Fig. 17 ConservareaConservarea energieienergiei intrintr--un un procesproces termodinamictermodinamic

ΔΔQ=Q=ΔΔU+U+ΔΔW (33)W (33)

PrincipiulPrincipiul I al I al termodinamiciitermodinamicii ↔↔ legealegea transformariitransformarii sisi conservariiconservariienergieienergiei in in proceseleprocesele termodinamicetermodinamice

V.2.1 V.2.1 CoeficientiCoeficienti caloricicalorici1. 1. CapacitateaCapacitatea caloricacalorica

TQC

ΔΔ

= (34)(34)

2. 2. CalduraCaldura specificaspecifica

TQ

mc

ΔΔ

=1

(35)(35)

3. 3. CalduraCaldura molaramolara

(36)(36)

molarMCCm

c ==1

(37)(37)

TQCmolar Δ

Δ=

ν1

V.2.2 V.2.2 ProceseleProcesele simple ale simple ale gazuluigazului idealideal

1.1. ProcesProces izocorizocor (V=constant)(V=constant)dW=PdV=0 (38)

ΔQV=ΔU (39)

2. 2. ProcesProces izobarizobar (P=constant)(P=constant)

ΔW=PΔV (41)

ΔQp=ΔU+ΔW=ΔU+PΔV (42)

Fig. 18Fig. 18 LucrulLucrul mecanicmecanicintrintr--un un procesproces izobarizobar

VV1 V2

P

P

ΔW=PΔV

TRiUQV Δ=Δ=Δ ν2

(43)

(40)

TRiTRTRiVpUQp Δ+

=Δ+Δ=Δ+Δ=Δ ννν2

22

RRiRiCC Vp =−+

=−22

2 (44)

RelatiaRelatia luilui Robert MayerRobert Mayer

3. 3. ProcesProces izotermizoterm (T=constant)(T=constant)ΔU=0 (45)

ΔQ=ΔW (46)P

VV2V1

P2

P1)ln(

1

22

1

2

1VVRTdV

VRTPdVW

V

V

V

V

νν∫∫ ===Δ (47)

Fig. 19Fig. 19 LucrulLucrul mecanicmecanic intrintr--un un procesprocesizotermizoterm

4. 4. ProcesProces adiabatic (adiabatic (ΔΔQ=0)Q=0)ΔQ=0 (48)

ΔU=-ΔW (49)

adiabatic

izoterm

p

V

pVpVγγ=constant (50)=constant (50)

TVTVγγ--11=constant (51)=constant (51)

V.3 V.3 PrincipiulPrincipiul II al II al termodinamiciitermodinamicii

PrincipiulPrincipiul II:II:Formularea lui Clausius (Rudolf Julius Emanuel Clausius, fizician german(1822-1888)Nu este posibila o transformare care sa aiba ca rezultat trecerea de la sine a caldurii de la un corp cu o temperatura data la un altul cu temperatura mairidicata.

FormulareaFormularea luilui Kelvin Kelvin (William Thomson, (lord Kelvin) (William Thomson, (lord Kelvin) matematicianmatematician sisifizicianfizician englezenglez (1824(1824--1907))1907))IntrIntr--oo transformaretransformare ciclicaciclica monotermamonoterma sistemulsistemul nunu poatepoate cedaceda lucrulucru mecanicmecanic in in exterior. exterior. DacaDaca transformareatransformarea ciclicaciclica esteeste sisi ireversibilaireversibila atunciatunci sistemulsistemul primesteprimestelucrulucru mecanicmecanic din exterior. din exterior.

In In conformitateconformitate cu cu principiulprincipiul I:I:

ΔΔQ=Q=ΔΔL L

intrintr--oo transformaretransformare ciclicaciclica monotermamonoterma..

V.3.1 V.3.1 MasiniMasini termicetermice, , randamentulrandamentul uneiunei masinimasini termicetermice

MasinaMasinatermicatermica

WW

QQabsabs

Qcedat

SursaSursa recerece

SursaSursa caldacalda

Fig. 20Fig. 20 ReprezentareaReprezentarea schematicaschematica a a uneiuneimasinimasini termicetermice

W=Qabs-Qcedat (52)

abs

cedat

abs

cedatabs

abs QQ

QQQ

QW

−=−

== 1η

•• RandamentulRandamentul oricareioricarei masinimasini termicetermice esteeste subunitarsubunitar..

•• CalduraCaldura absorbitaabsorbita intrintr--oo transformaretransformare ciclicaciclica bitermabiterma poatepoate fifitransformatatransformata doardoar partial in partial in lucrulucru mecanicmecanic..

(53)

V.3.2 V.3.2 CiclulCiclul CarnotCarnot•• ReprezintaReprezinta celcel maimai eficienteficient cicluciclu al al uneiunei masinimasini termicetermice..

Fig. 21Fig. 21 CiclulCiclul CarnotCarnot

cald

rece

abs

cedat

TT

QQ

C−=−= 11η (54)

••RandamentulRandamentul cicluluiciclului CarnotCarnot esteeste independent de independent de substantasubstanta de de lucrulucru sisi depindedepinde doardoar de de temperaturatemperatura surseisursei caldecalde sisi a a surseisursei recireci..

••RandamentulRandamentul uneiunei masinimasini termicetermice cece functioneazafunctioneaza intreintre douadoua termostatetermostate esteeste maimai micmiccomparativcomparativ cu cu randamentulrandamentul cicluluiciclului CarnotCarnot care care functioneazafunctioneaza intreintre aceleasiaceleasi termostatetermostate..

ExempleExemple intrebariintrebari test test grilagrila

1) Sistemul termodinamic:1) Sistemul termodinamic:Este un ansamblu macroscopic format dintr-un numar mare de particule.Poate fi un sistem izolat.Poate fi un sistem deschis sau inchis.Poate fi heterogen sau omogen.

2) Un sistem termodinamic:2) Un sistem termodinamic:Poate face schimb de substanta cu exteriorul.Nu poate in principiu face schimb de energie cu exteriorul.Poate sa primeasca sau sa cedeze lucru mecanic in exterior.Poate sa cedeze dar nu poate sa primeasca caldura din exterior.

3) Starea sistemului termodinamic:3) Starea sistemului termodinamic:Reprezinta totalitatea proprietatilor fizice ale sistemului termodinamic la un

moment de timp dat.Poate sa fie doar o stare echilibru si nu una de neechilibru.Este descrisa cu ajutorul parametrilor de stare.Nu poate fi influentata de actiunea unor factori externi.

4) Procesele termodinamice:4) Procesele termodinamice:Descriu trecere unui sistem termodinamic dintr-o stare initiala de echilibru intr-o

stare finala de echilibru.Pot fi cvasistatice.Pot fi ireversibile si respectiv reversibile.Pot fi ciclice in cazul in care starea finala si cea initiala a sistemului termodinamic

coincid.

5) Care din urmatoarele afirmatii sunt adevarate:5) Care din urmatoarele afirmatii sunt adevarate:Temperatura unui sistem termodinamic este un parametru de stare intensiv.Temperatura unui sistem termodinamic este un parametru de stare extensiv.Caldura schimbata de un sistem termodinamic cu exteriorul este un parametru de

stare.Caldura schimbata de un sistem termodinamic cu exteriorul este un parametru de

proces.

6) Care din urmatoarele afirmatii sunt corecte.6) Care din urmatoarele afirmatii sunt corecte.In starea de echilibru parametrii de stare raman constanti in timp.Miscarea atomilor sau moleculelor intr-un sistem termodinamic este o miscare

haotica si dezordonata.Intensitatea miscarii de agitatie termica creste odata cu scaderea temperaturii.Doua sisteme termodinamice aflate in echilibru termic pot avea temperaturi

diferite.

7. Bifa7. Bifaţţi răspunsurile corectei răspunsurile corecte:: Intr-o transformare izobară volumul gazului depinde liniar de temperatura acestuia. Intr-o transformare izocoră presiunea gazului scade când temperatura acestuia

creşte. In cazul unei transformări izoterme presiunea unui gaz depinde invers proporţional de

volumul acestuia. Presiunea unui amestec de gaze este diferită de suma presiunilor parţiale exercitate

de fiecare gaz in parte.Un proces termodinamic ciclic este în mod necesar şi reversibil.

8. Bifa8. Bifaţţi răspunsurile corectei răspunsurile corecte::Mişcarea de agitaţie termică este o mişcare haotică şi continuă care presupune un

consum de energie.Procesele termodinamice spontane au loc fără consum de energie.Presiunea gazului ideal este determinată de intensitatea mişcării de agitaţie termică.Două sisteme aflate în echilibru termodinamic pot face schimb de căldură.Intr-un proces izoterm energia internă a gazului ideal se modifică.

9. 9. CălduraCăldura::Nu poate fi transformată integral în lucru mecanic.Poate fi stocată într-un sistem termodinamic.Schimbată într-un proces ciclic reversibil poate fi transformată integral în lucru

mecanic.Schimbată cu exteriorul într-un proces ciclic ireversibil este întotdeauna nulă.Este o formă de energie de grad inferior lucrului mecanic.

ProblemeProbleme ((FenomeneFenomene termicetermice))1)1) CalculatiCalculati volumulvolumul ocupatocupat de un mol de de un mol de gazgaz aflataflat la la temperaturatemperatura standard de 273 standard de 273

K K sisi presiuneapresiunea p=1 p=1 atmatm (1 (1 atmatm =760 =760 torritorri=1.013*10=1.013*1055 N/mN/m22).).

2)2) VasulVasul interior al interior al unuiunui calorimetrucalorimetru, , confectionatconfectionat din Cu din Cu sisi cu o cu o masamasa de 250 g se de 250 g se aflaafla initial la initial la temperaturatemperatura titi=20 =20 ooCC. In . In calaorimetrucalaorimetru se se introducintroduc 50 g de 50 g de apaapa la la temperaturatemperatura de 30 de 30 ooCC. . DacaDaca temperaturatemperatura finalafinala de de echilibruechilibru in in vasulvasulcalorimetric calorimetric esteeste de 26.8 de 26.8 ooCC sasa se determine se determine calduracaldura specificaspecifica a a cupruluicuprului sisicapacitateacapacitatea caloricacalorica a a vasuluivasului calorimetric. calorimetric. ExprimatiExprimati rezultatelerezultatele atatatat in SI cat in SI cat sisiin cal/g in cal/g ooCC respectivrespectiv cal/cal/ooCC. Se . Se cunoastecunoaste ccHH22OO=1 cal/g =1 cal/g ooCC, 1 cal=4.186 J., 1 cal=4.186 J.

3)3) IntrIntr--oo salasala de de clasaclasa temperaturatemperatura crestecreste de la to=20 de la to=20 ooCC la t=25 la t=25 ooCC. Cu cat se . Cu cat se modificamodifica energiaenergia internainterna a a aeruluiaerului din din salasala de de clasaclasa??

4)4) CeCe cantitatecantitate de de calduracaldura trebuietrebuie transmisatransmisa uneiunei cantitaticantitati de 4 kg de de 4 kg de apaapa distilatadistilatapentrupentru aa--i i crestecreste temperaturatemperatura cu 20 cu 20 ooCC? (? (ccapaapa=1 cal/g =1 cal/g ooCC).).

5)5) DouaDoua kilogramekilograme de Hde H22 sisi douadoua kilogramekilograme de Nde N22, , ambeleambele la la temperaturatemperatura de 27 de 27 ooCC, , suntsunt introduseintroduse intrintr--un container cu un container cu volumulvolumul de 0.4 mde 0.4 m33. Care . Care esteeste presiuneapresiuneaabsolutaabsoluta in in interiorulinteriorul containeruluicontainerului? (M? (MHH=1 g/mol, M=1 g/mol, MNN=14 g/mol)=14 g/mol)

6)6) Un Un gazgaz esteeste comprimatcomprimat izobarizobar la la presiuneapresiunea de 0.3 de 0.3 atmdeatmde la la volumulvolumul initial de 8 initial de 8 L la L la volumulvolumul final de 3 L. In final de 3 L. In timpultimpul comprimariicomprimarii gazulgazul cedeazacedeaza o o cantiatecantiate de de calduracaldura de 400 J. Sa se determine de 400 J. Sa se determine lucrullucrul mecanicmecanic efectuatefectuat de de gazgaz sisi variatiavariatiaenergieienergiei interne a interne a acestuiaacestuia..

7. 7. IntrIntr--un un procesproces termodinamictermodinamic energiaenergia internainterna a a unuiunui gazgaz descrestedescreste cu 300 J. cu 300 J. StiindStiind ca ca asupraasupra sistemuluisistemului se se efectueazaefectueaza un un lucrulucru mecanicmecanic de 120 J, de 120 J, sasa se se determine determine calduracaldura schimbataschimbata de de gazgaz cu cu exteriorulexteriorul..

8.8. CalculatiCalculati lucrullucrul mecanicmecanic efectuatefectuat de un de un gazgaz ideal ideal mentinutmentinut la la temperaturatemperatura de 0 de 0 ooCC candcand acestaacesta se se dilatadilata de la 3 la 10 L.de la 3 la 10 L.

9.9. DeterminatiDeterminati vitezaviteza termicatermica a a moleculelormoleculelor de de azotazot la T=300 K. (R=8.314 J/mol K, la T=300 K. (R=8.314 J/mol K, MMN2N2=28 g/mol).=28 g/mol).

10.10. DeterminatiDeterminati numarulnumarul de molecule de molecule continutecontinute intrintr--un un metrumetru cub de cub de gazgaz aflataflat in in conditiiconditii normalenormale de de presiunepresiune sisi temperaturatemperatura..