z08-Gaz.doskonaly, SiMR sem1, fizyka0
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Termodynamika 1
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Układ termodynamiczny
Układ termodynamiczny
– to ciało lub zbiór rozważanych ciał, w którym obok innych zjawisk (mechanicznych,
elektrycznych, magnetycznych itd.) uwzględniamy zjawiska cieplne.
Stan układu
– charakteryzuje własności układu, określony jest przez wartości
parametrów stanu
.
Stan równowagi
– to taki stan układu, w którym parametry stanu mają stałe, określone wartości. W stanie równowagi
parametry stanu układu nie zmieniają się o ile nie zmieniają się warunki zewnętrzne, w jakich znajduje się układ.
Suma energii kinetycznych i potencjalnych wszystkich cząsteczek w układzie to jego
energia wewnętrzna.
układ termodynamiczny
U
p, V, T
energia
wewnętrzna
parametry
stanu
Energia całkowita układu E jest sumą energii: kinetycznej E
k
, potencjalnej E
p
i wewnętrznej U.
EE
p
E
U
k
Proces termodynamiczny
Przemiana
albo
proces
to przechodzenie układu z jednego stanu równowagi (stan 1) do drugiego (stan 2).
Przejściu układu z jednego stanu równowagi (1) do drugiego (2) może towarzyszyć zmiana energii wewnętrznej.
D
U = U
2
– U
1
proces
termodynamiczny
p
1
, V
1
, T
1
p
2
, V
2
, T
2
U
1
U
2
= U
1
+
D
U
stan (1)
stan (2)
Energię można przekazywać ciałom w różny sposób. Przekazywanie energii w postaci ciepła nazywamy
dostarczaniem ciepła ciału, a w postaci pracy wykonywaniem pracy nad danym ciałem.
Ciepło i pracę mierzymy w tych samych jednostkach. W układzie SI jest to dżul – 1J.
Stany skupienia materii
Ciało stałe
- cząsteczki w ciele stałym oddziałują ze sobą i pozostają w stałych położeniach względem siebie.
Mogą tylko wykonywać drgania wokół położeń równowagi. Ciało stałe ma więc ustalony kształt, zachowuje
sprężystość postaci.
Ciecz
- cząsteczki cieczy oddziałują ze znacznie słabiej niż w ciele stałym Mogą poruszać się w dowolnym
kierunku, jednak pozostają w zasięgu oddziaływań międzycząsteczkowych. Ciecz ma więc ustaloną objętość, ale
nie ma stałego kształtu – przybiera kształt naczynia, w którym się znajduje.
Gaz
- cząsteczki gazu są tak daleko od siebie, że nie oddziałują ze sobą poza momentami zderzeń. Gaz nie
zachowuje kształtu ani objętości – wypełnia całą objętość naczynia, w którym się znajduje.
Gaz doskonały
Dla charakterystyki gazu doskonałego przyjmujemy, że
1.
Gaz składa się z identycznych cząsteczek.
2.
Cząsteczki poruszają się chaotycznie i podlegają prawom dynamiki Newtona.
3.
Siły działają na cząsteczki tylko w momentach zderzeń.
4.
Zderzenia są sprężyste, a czas ich trwania można pominąć.
5.
Całkowita liczba cząsteczek jest bardzo duża.
6.
Objętość cząsteczek jest zaniedbywalnie mała w porównaniu z objętością gazu.
Parametry charakteryzujące gaz to:
F
p
Temperatura
T
, która jest miarą średniej
energii kinetycznej cząsteczek gazu
Ciśnienie
(
stosunek siły wywieranej na
powierzchnię do tej powierzchni)
Objętość
V
S
Cząsteczki gazu, zderzając się ze ścianką
naczynia, działają na nią siłami. Ciśnienie gazu
zależy więc od liczby zderzeń (od gęstości) i od
energii kinetycznej cząsteczek (od temperatury).
Energia wewnętrzna
gazu doskonałego to suma energii kinetycznych wszystkich cząsteczek
Energia wewnętrzna gazu doskonałego zależy tylko od liczby cząsteczek (masy gazu) i od temperatury (nie zależy
ani od ciśnienia ani od objętości) i nie zmienia się, gdy nie zmienia się temperatura gazu.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]