Dział:Termodynamika   Przydatne wzory (+oznaczenia)+ przykłady zadań do tych wzorów wraz z rozwiązaniem.

Termodynamika - dział fizyki, który zajmuje się własciwościami cieplnymi układów makroskopowych.   Zasady termodynamiki. ZEROWA ZADADA TERMODYNAMIKI:   Jeżeli ciało A jest w równowadze termicznej z ciałem C i ciało B jest w równowadze termicznej z tym samym ciałem C, to ciała A iB są z so9bą w równowadze termicznej.   Przy zachowaniu tej samej wielkosci stopni w skalach Kelvina i Celsjusza, temperatura zera Celsjusza jest o około 273° wyższa od zera bezwzględnego. Mozemy więc temperaturę z jednej skali na drugą przeliczać wg prostego związku, a mianowicie: T = 273 + t gdzie:P T - to temperatura w bezwzglednej skali temperatur, t - temperatura w skali Celsjusza.     Stopień w skali Kelvina nazywamy krótko Kelwinem i oznaczamy K.   I ZASADA TERMODYNAMIKI Zmiana energii wewnętrznej ciała lub układu ciał jest równa sumie wymienionego z otoczeniem ciepła i pracy wykonanej nad ciałem lub układem ciał przez siłę zewnętrzną. ΔU = Q + w gdzie: ΔU - zmiana enerii wewnętrznej, Q - ciepło wymienione przez ciało z otoczeniem, W - praca wykonana przez siłę zewnętrzną   * ΔU > 0 - gdy energia wewnętrzna ciała wzrasta   ΔU < 0 - gdy energia wewnetrzna ciała maleje   ΔU = 0 - gdy energia wewnętrzna ciała nie ulega zmianie    * Q > 0 - gdy ciało pobiera ciepło z otoczenia   Q < 0 - gdy ciało oddaje ciepło   Q = 0 - gdy nie ma wymiany ciepła z otoczeniem   * W > 0 - gdy pracę nad ciałem wykonuje siła zewnetrzna   W < 0 - gdy układ wykonuje pracę kosztem energii wewnetrznej   W = 0 - gdy praca nie została wykonana   I zasada termodynamiki jest zasadą zachowania energii. Podczas przemian energia przekształca się z jednej postaci w inną lub przechodzi z jednego ciała do drugiego. Praca gazu różni się od pracy siły zewnętrznej tylko znakiem W gazu = - QW siły zewn.   Zad. Oblicz zmianę energii wewnetrznej układu, który wykonał pracę 700 J i pobrał ciepło równe  2500 J.   dane: W = 700 J Q = 2500 J szukane: ΔU = ?   Rozwiązanie Korzystamy z I zasady termodynamiki ΔU = Q + W Układ wykonał pracę, czyli W < 0 (W = -700 J) i pobrał z otoczenia Q > 0, zatem: ΔU = Q - W ΔU = 2500J - 700J ΔU = 1800 J Odp. Zmiana energii wewnętrznej układu wynosi 1800 J   II ZASADA TERMODYNAMIKI Istotą drugiej zasady termodynamiki jest stwierdzenie:  Procesy w orzyrodzie zachodzą w jednym kierunku - od stanów mniej prawdopodobnych do stanów bardziej prawdopodobnych.   II zasada Niemożliwy jest proces, którego jedynym rezultatem jest pobranie energii na sposób cieplny z pewnego ciała i całkowite wykorzystanie tej energii na wykonanie pracy   Nie istnieje więc perpetuum mobile drugiego rodzaju, tzn. pracujacy cyklicznie silnik, który pobierałby energię na sposób cieplny i całkowicie zuzywałby ją na wykonywanie pracy.   Zad. Oblicz sprawność silnika cieplnego, jezeli wiadomo, ze w ciagu jednego cyklu wykonał pracę 5 kJ, przekazując do chłodnicy energię równą 20 kJ.   Rozwiązanie Korzystamy ze wzoru: η = W/Q * 100% W = Q₁ - IQ₂I Q₁ = W + IQ₂I η = W/(W+IQ₂I) * 100%  η = 5kJ/(5kJ+20kJ) * 100% η = 20% Odp. Sprawność silnika cieplnego wynosi 20%.