Opakování Termodynamiky Fyzikální praktikum 2

 Termodynamika – nauka o zákonitostech přeměny různých forem energie v makroskopických systémech složených z obrovského množství částic ( ≈10 23 )  Dělí se na:  Klasická TD  Statistická TD Základní pojmy

 Teplo – energie předaná jinak než prací  Ideální plyn – model plynu se zanedbatelným vlastním objemem molekul vůči objemu, který plyn zaujímá. Molekuly na sebe s výjimkou srážek silově nepůsobí. Molekuly jsou dokonale pružné a jsou v neustálém chaotickém pohybu. Nemá vnitřní tření. Základní pojmy

 Každý makroskopický systém, který je od určitého okamžiku v neměnných vnějších podmínkách dospěje do stavu TD rovnováhy, kde všechny vnitřní parametry mají konstantní hodnoty.  Změna vnitřních parametrů je možná jen změnou vnějších parametrů. 1. Postulát TD

 Všechny vnitřní parametry jsou funkcemi vnějších parametrů a teploty.  Příklad: tlak plynu ve válci je určen objemem a teplotou 2. Postulát TD

 Tzv. Mendělejev-Clapeyronova rovnice: Stavová rovnice ideálního plynu

3 empirické zákony ideálního plynu  Boylův- Mariottův: Speciální případy p∙V = konst.Izotermický děj  Gay Lussacovy zákony:

Kdy se reálný plyn přestává chovat jako ideální plyn?  Vysoké tlaky  Vysoké teploty  Nízké teploty Co způsobuje problémy?  Např. vlastní objem molekul Stavová rovnice NEideálního plynu

Norm. podmínky: p = 1 atm = 100 kPa, T= 290 – 300 K (cca 20 °C) Vlastní objem molekul představuje objemu plynu tj. 0,01 % celkového objemu Pro tlaky nad 500 MPa tj atm Vlastní objem molekul představuje 50 % objemu plynu ! Stavová rovnice NEideálního plynu

 Existuje několik desítek stavových rovnic např. Van der Waalsova rovnice: Stavová rovnice NEideálního plynu

Diferenciální tvar: dQ = dU + dW 1. ( Hlavní ) věta TD Integrální tvar: Q =  U + W  Slovní formulace: Teplo dodané do systému se spotřebuje na vykonání práce a změnu vnitřní energie systému. Nelze sestrojit perpetum mobile 1. druhu. (jiná formulace)

Diferenciální tvar: dQ = dU + dW 1. ( Hlavní ) věta TD Znaménková konvence: dQ>0 Teplo je dodáváno do systému dQ<0 Teplo je odebíráno ze systému dU>0 Vnitřní energie systému roste – systém se ohřívá dU<0 Vnitřní energie systému klesá – systém se ochlazuje dW>0 Systém koná práci dW<0 Systém spotřebovává práci (práci konají okolní tělesa)

Speciální případy: Uzavřená soustava (tepelně i mechanicky izolovaná): dQ=0, dW=0  dQ = dU + dW  0=dU+0  Systém má konstantní vnitřní energii 1. ( Hlavní ) věta TD

Izolovaná soustava (tepelně izolovaná): dQ=0  dQ = dU + dW  0=dU+dW  dW= -dU Systém pracuje na úkor vnitřní energie  adiabatický děj 1. ( Hlavní ) věta TD

Mechanicky izolovaná soustava: dW=0  dQ = dU + dW  dQ=dU+0  dQ = dU Veškeré teplo se spotřebuje na změnu vnitřní energie (ochlazení/ohřev)  izochorický děj 1. ( Hlavní ) věta TD

Soustava konající kruhový děj: dU=0  dQ = dU + dW  dQ=0+dW  dQ = dW 1. ( Hlavní ) věta TD

2. ( Hlavní ) věta TD

Absolutní nula je nedosažitelná. 3. ( Hlavní ) věta TD

Co to je? Tepelná kapacita …teplo, které musíme dodat (odebrat) látce pro její ohřátí (ochlazení) o 1K….

Tepelná kapacita

Tepelná kapacita za různých podmínek

Opakování Termodynamiky KONEC