1. Przemiany stanu, funkcje stanu, równanie stanu g. doskonałego:
Parametrem stanu nazywamy wielkość określającą stan czynnika termodynamicznego, dla określenia parametrów stanu, nie jest wymagana przy tym znajomość parametrów stanu poprzedniego, ani sposobu w jaki osiągnięto dany stan. Zasadniczo każda wielkość, której sposób mierzenia można określić, może być parametrem stanu.
Takie wielkości jak kształt nazywamy parametrami neutralnymi, w odróżniniu do rzeczywistych parametrów termodynamicznych.
Parametry termodynamiczne stanu czynnika mogą być zmienne jedynie w wyniku skończonej trwałej zmiany w otoczeniu czynnika związanych z oddziaływaniem energetycznym między otoczeniem i czynnikiem. Zmiana wielkości jednego parametru termodynamicznego pociąga za sobą także zmianę innych parametrów termodynamicznych stanu.
-gęstość:
-ciśnienie – stosunek siły do powierzchni
Funkcje stanu:
-entalpia:, ,
- entalpia
wewnętrzna:
- entropia: S
2. Zerowa zasada termodynamiki:
Jeżeli ciało A znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z ciałem C i równocześnie ciało B znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z ciałem C, to ciało A znajduje się w równowadze termodynamicznej z ciałem B.
Jeżeli: A=B i B=C to A=B
Jeżeli spośród trzech układów A,B,C znajdujących się w stanie wewnętrznej równowagi termodynamicznej każdy z układów A i B jest w równowadze termicznej z układem C, to układy A i B są ze sobą w równowadze termicznej.
3.Zasada zachowania energi:
- dla układu zamkniętego:
przyrost energii układu:
;
- dla układu otwartego w stanie ustalonym:
Główne składniki energii wewnętrznej:
a) Energia kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego cząstek.
b) Energia ruchu drgającego atomów w cząsteczce.
c) Energia potencjalna w polu wzajemnego przyciągania cząstek.
d)Energia chemiczna związana z możliwością przebudowy cząstek.
e) Energia stanów energetycznych.
f) Energia jądra.
4. Równanie I zasady termodynamiki dla układu zamkniętego:
-dla przyrostów skończonych:
-dla przyrostów nieskończenie małych:
Różniczkujemy równanie Gibsa:
dqc=di-vdp
Powyższe równanie ma sens dla układów otwartych w stanie ustalonym lub gdy układ był kiedyś napełniany, opróżniany.
5. Równanie I zasady termodynamiki dla układu otwartego w stanie ustalonym:
n-wysokość strugi pod przyjętym poziomem odniesienia.
dla i
6. Praca bezwzględna i zewnętrzna; ilustracja w układzie współrzędnych p-v, zależności matematyczne:
-praca
kompresji otoczenia
Pracę bezwzględną nazywamy pracę wykonaną przez czynnik termodynamiczny, przy zmianie jego objętości.
7. Praca techniczna; ilustracja w układzie współrzędnych p-v, zależności matematyczne:
i
Całkowita praca wykonana przez maszynę przepływową, jest sumą pracy i .
Pracą techniczną nazywamy pracę wykonaną przez czynnik przy ….. jego ciśnienia.
8. Energia wewnętrzna; obliczanie przyrostów energii wewnętrznej gazu doskonałego i pół doskonałego.
Energia wewnętrzna jest funkcją stanu:
Obliczamy różniczkę zupełną:
-gaz doskonały:
-gaz pół doskonały:
9. Entalpia, definicja, obliczanie przyrostów entalpii gazu doskonałego i półdoskonałego:
-równanie Gibsa: i=u+pv
10. Entropia; równanie definicyjne entropii, obliczanie przyrostów entropii gazu doskonałego i pół doskonałego: dqc=du+pdv , dqc=dg+dqT
11. Pojemność cieplna i ciepło właściwe:
-Ciepło właściwe(właściwa pojemność cieplna) – jest to ilość ciepła, którą należy dostarczyć do jednostki masy aby podnieść jego temperaturę o 1K.
-Pojemność cieplna:
Dla gazu doskonałego ciepło właściwe Cx jest wielkością stałą dla danego rodzaju gazu. Z teorii kinetycznej gazu wynika że molowe ciepło właściwe zależy tylko od rodzaju cząstek (ilości atomów w cząsteczce). Cp-Cv=R Cp/Cv=n
12. Rzeczywiste ciepło właściwe:
Przy nieskończenie małym przyroście temperatury dT ciepło pobrane przez ciało wyraża się wzorem:
Jeżeli znane jest C(t) to ciepło można policzyć:
Zwykle pojemność cieplna właściwa zwiększa się z podwyższeniem temperatury.
13. Ciepło właściwe gazu doskonałego i pół doskonałego równanie Mayera:
Ciepło właściwe gazu doskonałego:
-Molowo pojemność cieplna właściwa w skutek objętości (Mcv) G. D. jest wprost proporcjonalna do liczby stopni swobody drobiny. Na jeden stopień swobody przypada pojemność cieplna 0,5 (MR):
(Mcv)=0,5f(MR)
-Cp i Cv – przyjmuje się że są stałe dla gazów doskonałych co jest niezgodne z temp. kwantów.
Ciepło właściwe gazu pół doskonałego:
-Molową pojemność cieplną właściwą (Mcv)a gazu pól doskonałego można obliczyć dodając
pojemność cieplną właściwą ……., a do pojemności cieplnej właściwej (Mcv) gazu doskonałego ponadto należy rozwiązać proporcję Δ(Mc)rot pojemności cieplnej właściwej:
(Mcv) = (Mcv)d + (Mc)a + Δ(Mc)rat
-Równanie Mayer’a:
14. Definicja średniego ciepła właściwego, obliczenia ilustracje graficzne w układzie współrzędnych c,T.
15. Podstawowe przemiany gazów doskonałych i półdoskonałych: politropowa; izotermiczna; izobaryczna; izochoryczna; izotropowa równania ilustracje w ukł współrzędnych p-v i T-S.
IZOBARA: p=const.
IZOCHORA v=const.
IZOTERMA t=const pv=const
17.Zmiana entropii w przemianie adiabatycznej zachodzącej z udziałem tarcia. Ilustracja w układzie T-S.
18. Druga zasada termodynamiki
1.OSTWALD: Perpetum mobile II rodzaju jest niemożliwe
2. CLAUSIUS: żadna pracująca cyklicznie maszyna nie może, bez jakichś dodatkowych efektów, przenosić w sposób ciągły ciepła z jednego ciała do drugiego, mającego wyższa temperaturę.
2. KALWIN: niemożliwa jest przemiana, której jedynym wynikiem byłaby zamiana na pracę ciepła pobranego ze źródła mającego wszędzie tą samą temperaturę.
3. GALILEUSZ: Ciepło nie może samorzutnie przejść od układu o niższej temperaturze do układu o wyższej temperaturze
19. Warunki odwracalności przemian.
- przemiana jest odwracalna gdy zachodzi bez oporów
- przebiega nieskończenie wolno
- temperatura musi być jednakowa w całej objętości czynnika i musi ta temperatura być równa temperaturze źródła, z którego pobierane jest ciepło
Przemiana odwracalna przebiega bez strat i może przebiegać w obu kierunkach 1-2 i 2-1.
20. Obieg termodynamiczny, praca obiegu, ilustracja w układzie p-v i T-S
Obiegiem termodynamicznym nazywamy kilka kolejnych przemian tego samego czynnika, po których stan czynnika jest taki sam jak stan początkowy. Na wykresach mający kształt lini zamkniętej.
Wszystkie maszyny posiadające obieg prawobieżny są silnikami, obieg lewobieżny posiadają maszyny robocze.
Praca obiegu :
21. Sprawność termiczna –silnika, urządzenia chłodnicze, pompy ciepła.
23. Odwracalny obieg Marnota i jego sprawność w zależności od temperatury źródeł, ilustracja w układzie współrzędnych p-v i T-S.
1-2 i 3-4 – izoterma
2-3 i 4-1 - adiabata
24. Roztwory gazowe (mieszaniny), określenie składu roztworu.
Rozróżnia się udziały: a) masowe gi=mi/mm b) objętościowe ri=Vi/Vm c) molowe yi=ni/nm
Suma udziałów każdego rodzaju dla wszystkich składników równa jest jedności: ∑gi=∑ri=∑yi=1. W przypadku mieszaniny dwuskładnikowej wystarczy więc jako trzeci parametr podać udział jednego ze składników, udział drugiego jest wówczas określony wzorem: gi=riRm/Ri= yiui/um → Rm=g1R1+g2R2+…+gnRn=∑giRi
Ciśnienia cząsteczkowe składników: p...
GTAWLK