Transcript W < 0
Zerowa zasada termodynamiki Jeżeli ciała A i B są w stanie równowagi termodynamicznej z trzecim ciałem T, to są one także w stanie równowagi termodynamicznej ze sobą nawzajem. Dwa ciała są w stanie równowagi termodynamicznej gdy dowolna mierzalna właściwość obu ciał przyjęła trwałą, niezmienną wartość. Zerową zasadę termodynamiki sformułowano dużo później niż pierwszą i drugą zasadę termodynamik. Ponieważ w obu tych zasadach temperatura odgrywa kluczową rolę, uznano, że zasada dotycząca podstawowych właściwości temperatury, powinna mieć numer najniższy, czyli zerowy. Punkt potrójny wody Aby zdefiniować skalę temperatury, trzeba wybrać jakieś powtarzalne, zależne od temperatury zjawisko i przypisać mu – całkowicie dowolnie – pewną wartość temperatury bezwzględnej. Trzy postacie wody: ciecz, ciało stałe (lód), gaz (para wodna), mogą współistnieć ze sobą w równowadze termodynamicznej tylko dla jednej wartości ciśnienia i temperatury. T3=273,16 K •S - sublimacja - przejście od fazy krystalicznej do gazowej •R - resublimacja - przejście od fazy gazowej do krystalicznej •T - topnienie - przejście z fazy krystalicznej (lub amorficznej) do fazy ciekłej •K - krzepnięcie - przejście od fazy ciekłej do fazy krystalicznej lub amorficznej •P - parowanie, wrzenie - przejście od fazy ciekłej do gazowej •Sk - skraplanie - przejście od fazy gazowej do ciekłej. Rozszerzalność cieplna Łatwiej odkręcimy metalową przykrywkę słoika, jeżeli ogrzejemy ją w strumieniu gorącej wody. Metalowa zakrętka rozszerza się bardziej niż szkło z jakiego zrobiony jest słoik. Inne przykłady: tory kolejowe, szczeliny dylatacyjne mostów, plomby dentystyczne, nity w samolotach. Rozszerzalność liniowa Aluminiowy pręt długości 1 m przy ogrzaniu o 100ºC wydłuża się o 2.3 mm. Wydłużenie tego pręta przy ogrzaniu go o 200ºC wynosi 4.6 mm. L LT – współczynnik rozszerzalności liniowej [1/o] lub [1/K] Rozszerzalność objętościowa V VT – współczynnik rozszerzalności objętościowej [1/o] lub [1/K] W przypadku ciała stałego: 3 Energia termiczna Energia termiczna to energia wewnętrzna, na którą składa się energia kinetyczne i potencjalna atomów, cząsteczek i innych mikroskopowych ciał tworzących układ. Ciepło - Q Ciepłem nazywamy energię, która przepływa pomiędzy układem a jego otoczeniem w wyniku istnienia różnicy temperatur między nimi. 1 cal = ilość ciepła, która podnosi temperaturę wody od 14.5 oC do 15.5 oC 1 cal = 4.1860 J 1 Cal = 1000 cal (1 kilokaloria - wartość energetyczna żywności) Ciepło może mieć wartość dodatnią lub ujemną. Pojemność cieplna Pojemność cieplna C pewnego ciała jest stałą proporcjonalności pomiędzy ciepłem Q pobieranym lub oddawanym przez to ciało, a spowodowaną tym procesem zmianą temperatury T. Q CT C Tk Tp C J K Ciepło właściwe Pojemności cieplne dwóch ciał wykonanych z tego samego materiału są proporcjonalne do ich mas. Wygodniej jest więc zdefiniować pojemność cieplną na jednostkę masy, czyli jako ciepło właściwe c. Q CT C Tk Tp Q cmT cmTk Tp J c kg K Ciepło właściwe Ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednego kilograma substancji o jeden stopień (K). Molowe ciepło właściwe Ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednego mola substancji o jeden stopień (K). Ciepło przemiany Ciała stałe lub ciecze, które pobierają energię w postaci ciepła, nie muszą wcale zwiększać swojej temperatury. Zamiast tego substancja może zmieniać swoją fazę (stan skupienia). stan stały stan ciekły Q c przem m stan gazowy •S - sublimacja - przejście od fazy krystalicznej do gazowej •R - resublimacja - przejście od fazy gazowej do krystalicznej •T - topnienie - przejście z fazy krystalicznej (lub amorficznej) do fazy ciekłej •K - krzepnięcie - przejście od fazy ciekłej do fazy krystalicznej lub amorficznej •P - parowanie, wrzenie - przejście od fazy ciekłej do gazowej •Sk - skraplanie - przejście od fazy gazowej do ciekłej. ciepło praca Początkowo układ jest w równowadze, tzn. tłok się nie porusza. Jeśli zmniejszymy wagę śrutu obciążającego tłok o powierzchni S, gaz przesunie tłok do góry o ds z siłą F=pS. W wyniku przesunięcia tłoka cylinder zwiększy swoją objętość o dV=Sds od wartości Vp do Vk. Praca jaka zostanie wykonana przez gaz jest równa: dW F ds pSds pdV W dW Vk pdV Vp Praca wykonana przez układ może być dodatnia lub ujemna. W > 0 gdy gaz zwiększa swoją objętość W < 0 gdy gaz zmniejsza swoją objętość Pierwsza zasada termodynamiki Energię wewnętrzną układu Ew zmienić można poprzez dostarczenie ciepła do układu lub poprzez wykonanie pracy przez układ: Ew Ewk Ewp Q W Gdy praca wykonana jest nad układem (np. sprężanie dV < 0): Ew Q W Szczególne przypadki pierwszej zasady termodynamiki I zasada termodynamiki: Ew = Q - W Przemiana Warunek Wynik Adiabatyczna Q=0 Ew = - W Stała objętość W=0 Ew = Q Cykl zamknięty E 0 Q=W Q=W=0 Ew = 0 Rozprężanie swobodne