Julius Robert von Mayer I. zákon termodynamiky Princip zachování energie: Množství energie v uzavřené soustavě je konstantní. Princip ekvivalence: Teplo lze měnit v mechanickou práci a naopak, podle určitého matematického vztahu. 1. matematická formulace: dq = du + da = cv.dT + p.dv sdělené teplo = vnitřní energie + objemová práce 2. matematická formulace: dq = di + dat = cp.dT - v.dp sdělené teplo = entalpie + technická práce -Q +A +Q -A DU Jak definují 1. zákon termodynamiky technici chemici Hermann Helmholtz (1821 – 1894) Julius Robert von Mayer (1814 – 1878) James Prescott Joule (1818 – 1889)

princip jednorázové (objemové) práce F V1 V2 P dA = F.dl = p.S.dl=p.dV dV p V

princip technické práce a entalpie V2 V1 i1 = u1 + p1. v1 i2 = u2 + p2. v2 I II F P V1 V2 at = i1 –i2 V

Přehled vratných změn stavu ideálního plynu

Přehled vratných změn stavu ideálního plynu Změna izochorická 1. v = konst. v1 = v2 2. Charlesův zákon: 3. a = 0 at = v.(p1 - p2) 4. q= u2 - u1 = cv.(T2–T1) Změna izobarická 1. p = konst. p1= p2 2. Gay-Lussacův zákon: 3. a = p.(v2 - v1) at = 0 4. q = cp.(T2–T1) Změna izotermická 1. T = konst. T1= T2 2. Boylův zákon : v1.p1 =v2.p2 =v.p =konst 3. 4. q = a = at

Vratné změny ideálního plynu Změna adiabatická 1. dq = 0 2. 3. a = - cv .(T2 - T1) at = - cp.(T2 - T1) at= k.a 4. q = 0 Změna polytropická 1. obecná vratná změna kde zpravidla: 1 < n < k 2. 3. at = n .a 4. q = cn .(T2 - T1 ) , kde

Oběhy a II. zákon termodynamiky William Kelvin (1824 – 1907) M A zdroj tepla odvod tepla Není možno sestrojit periodicky pracující stroj, který by trvale odebíral teplo z tepelného zásobníku a konal tomuto teplu ekvivalentní práci. /Plankova, Thomsonova/ Rudolf Clausius (1822 – 1888) Teplo nemůže samovolně přecházet z tělesa o teplotě nižší na těleso o teplotě vyšší. /Clausius/ Sadi Carnot (1796 – 1832) Ideální oběh s nejvyšší účinností mezi dvěma teplotami je Carnotův oběh. Maximální účinnost tohoto oběhu závisí jen na teplotách a nezávisí na pracovní látce. Skládá ze dvou izoterm a dvou adiabat. /Carnot/ Matematická formulace II. Zákona TD : (pro nevratné změny >, pro vratné změny =)

Izotermický přívod tepla Izotermický odvod tepla Carnotův cyklus T 1 p 1 2 TA 2 qa 4 4 TB 3 3 qb v s Izotermický přívod tepla Izotermická komprese Adiabatická komprese Izotermická expanze Adiabatická expanze Carnotův cyklus: Izotermický odvod tepla

Tepelné stroje jsou založené na rozdílu teplot

Obrácený Carnotův cyklus 3 p 3 2 TA 2 4 4 TB 1 1 v s Izotermická komprese Adiabatická komprese Izotermická expanze Adiabatická expanze 3 2 Obrácený Carnotův cyklus: Komprese Expanze 4 1

Obrácené tepelné oběhy Okolní prostředí Prostor chladničky Škrtící armatura Kompresor