Plyny

Stav plynu Popisujeme pomocí stavových veličin Nejdůležitější stavové veličiny jsou tlak p, objem V a teplota T

Ideální plyn Ideální plyn: soubor hmotných bodů, jejichž objem je nulový nejsou mezi nimi přitažlivé síly konají chaotický tepelný pohyb – srážky = srážky tuhých pružných koulí

Vnitřní energie ideálního plynu Je rovna součtu kinetických energií jednotlivých molekul, které konají neuspořádaný tepelný pohyb Vnitřní energie soustavy ideálního plynu závisí pouze na teplotě plynu, nikoli na jeho objemu

Stavová rovnice ideálního plynu p V = n R T R universální plynová konstanta 8,314 J/Kmol n látkové množství mol T absolutní teplota K p tlak Pa V objem m3 Pro reálné plyny platí za nižších tlaků a vyšších teplot (normální podmínky)

Stavové změny ideálního plynu Název děje konstantní stavová veličina děj izotermický teplota děj izobarický tlak děj izochorický objem

Práce plynu Práce – takový způsob výměny energie, při němž působením nějaké síly dochází buď k posunu nebo otočení mikročástic či celých těles Práce plynu V…změna objemu plynu p…tlak plynu S…plocha na kterou síla působí l…posun tělesa F…síla

Izotermický děj T=konst p, V=proměnné Stavová rovnice pro izotermický děj 1.stav 2.stav grafem je hyperbola Boylův-Mariottův zákon

Izotermický děj Formulace I.TP Vychází z termodynamické definice ideálního plynu: vnitřní energie ideálního plynu je závislá pouze na teplotě U = f(T)  U=0 je-li T=konst. -W = Q Všechno dodané teplo se mění na práci.

Izobarický děj Stavová rovnice pro izobarický děj 1.stav 2.stav Gay-Lussacův zákon

Izobarický děj P=konst. V, T ……proměnné I. termodynamický princip U=QP + W Systém koná práci a vyměňuje s okolím teplo Práce W = - p.V

Izochorický děj Stavová rovnice pro izochorický děj 1.stav 2.stav Charlesův zákon

Izochorický děj V=konst p, T ……proměnné W=pV V=0  W=0 I. termodynamický princip U = QV Teplo vyměněné při konstantním objemu soustavy QV je rovno změněn vnitřní energie soustavy

Adiabatická expanze a komprese Systém nevyměňuje s okolím teplo Q=0 I.TP U = W Systém koná práci na úkor vnitřní energie

Adiabatická expanze a komprese W < 0  U klesá  T < 0  teplota systému klesá, systém se ochlazuje Adiabatická komprese W > 0  U roste  T > 0  teplota systému roste, systém se ohřívá

Tepelné stroje přeměňují teplo na práci pracují mezi dvěma lázněmi Carnotův cyklus Tepelný oběh s nejvyšší termickou účinností,sestávající ze dvou expanzních změn (izotermy a adiabaty) a ze dvou změn kompresních (izotermy a adiabaty). Carnotův cyklus nelze prakticky realizovat - ukazuje nejvyšší teoreticky dosažitelnou účinnost oběhu, v němž se přivádí teplo pracovní látce při teplotě T1 a odvádí při teplotě T2. Lze tak lépe analyzovat možnosti dalšího zdokonalování tepelných oběhů.

Carnotův cyklus pV diagram

Carnotův cyklus Tepelnou stroje s Carnotovým cyklem lze vypočítat podle vzorce                              kde T1 je teplota ohřívače a T2 teplota chladiče. Carnotův cyklus se skládá se ze 4 termodynamických dějů: Izotermická expanze (na obrázku A→B), adiabatická expanze (B→C), izotermická komprese (C→D), adiabatická komprese (D→A). Všechny čtyři děje uvedou soustavu Carnotova stroje opět do výchozího termodynamického stavu, takže se jedná o děj kruhový. .

Tepelný stroj schéma

Zážehový motor 1. Sání: otvírá se sací ventil, píst klesá a nasává se spalovací směs. 2. Stlačení (komprese): oba ventily jsou zavřené, píst stoupá a stlačuje směs. 3. Výbuch (expanze): na svíčce přeskočí jiskra, která zapálí stlačenou směs. Hořením se vzniklé plyny rozpínají a tlačí píst dolů. 4. Výfuk: výfukový ventil je otevřený, píst se vrací do své horní polohy a vytlačuje spálené plyny. Komora je připravena na další cyklus.

Zážehový motor