A termodinamika alapjai
Termodinamika mi?
A termodinamikában csak három alapvető törvény létezik, amelyeken ez a tudomány épül. A termodinamika alapvető elem, amely az energiaátalakítás folyamatát vizsgálja. A termodinamika törvényeiben nincsenek kivételek, például a kémia területén. A termodinamikával való együttműködés érdekében meg kell tanulnunk azokat az alapfogalmakat, amelyeket a körülöttünk körülvilágítanak. A termodinamikát egy bizonyos tárgy tanulmányozására használják, az első dolog az, hogy eldöntsük, mi fog tanulni.
Mi a termodinamikai rendszer?
Tehát az első koncepció, a termodinamikai rendszer - egy tanulmány tárgya, a tér egy része, amelyet egy fizikai vagy képzeletbeli határ korlátoz. amelyet tanulmányozni fognak. Ha egy személy energiacseréjét vizsgáljuk, akkor az egész személy termodinamikai rendszer. Ha tanulmányozzuk a hőcserét a nappal, akkor a nap termodinamikai rendszer. Ha tanulmányozzuk a hőcserét a tűzhely és a ház között, akkor mind a tűzhely, mind a ház termodinamikai rendszer.
Milyenek a rendszer határai?
Fontos, hogy megállapítsa, hol a rendszer véget ér, a határ a termodinamikai rendszer - a fizikai vagy képzeletbeli tárgy, például, ha tanulmányozzuk a kávét Thermomug mint termodinamikai rendszer, a kávét - ez egy olyan rendszer, és a belső falak klubok és az alsó része a burkolat - a rendszer határán. Azt is tanulmányozza a csőszakasz amelyen keresztül folyik a folyadék van: a belső felülete és a cső bizonyos érintkező (képzeletbeli) határ menti terület lesz a határ a termodinamikai rendszer.
A környezetvédelem
Minden, ami kívül esik a rendszer határain, a környezet. Magától értetődik, hogy a környezet nem változik idővel, pl. minden paraméter állandó, függetlenül attól, hogy mi történik a rendszerben (pl. a rendszer adhat vagy vesz fel a környezetből származó hőt, ami semmilyen módon nem befolyásolja a környezetet).
Milyen típusú termodinamikai rendszer létezik?
Nyílt rendszer
Nyitott rendszer olyan rendszer, amely anyagot és energiát cserél a környezetben. Ez lehet például egy motor vagy gőzturbina égéskamrája.
Zárt rendszer
Zárt rendszerben sem az anyag tömegének megváltozása, sem a környezettel való anyagcsere nem lehetséges. Például vákuumcsomagolás - miközben a csomag sértetlen, a termék tömege állandó (hacsak természetesen nincsenek komplex kémiai folyamatok, amelyeknek nincs érdekük ebben a helyzetben).
Adiabatikus rendszer
Lehet nyitható vagy zárt, de semmiféle energiacsere nem alakul ki hő formájában.
Milyen tulajdonságai vannak a termodinamikai rendszernek?
A termodinamikai rendszert olyan mennyiségek határozzák meg, amelyek nem függenek a rendszer korábbi állapotától. Minden állapot leírható termodinamikai mennyiségekkel. A rendszer minden jellemzője intenzív vagy additív. Az intenzív (a tárgyhoz tartozó latin intenzív) tulajdonság nem függ a rendszer méretétől, azaz a rendszertől. annak nagysága megegyezik az egész rendszer (vagy a rendszer egy része) méretével, például hőmérsékletével vagy koncentrációjától függetlenül. Az additív jellemző (a latinból - a csatlakozáshoz való képesség) függ a kiválasztott objektum nagyságától, és az egész rendszer az összes elem, például tömeg tömegének összege lesz.
Különleges térfogat és sűrűség ν, ρ
ν = V / m fajlagos térfogat
ρm = m / V sűrűség
A nyomás P
P = F / A az egységnyi területre vonatkozó normális erő
A nyomást abszolút és manometrikusan különbözteti meg. Manometrikus - ez a nyomás túlzott mértékű a légköri viszonyoknál (vákuum esetén, a nyomásmérő negatív). Az abszolút nyomás a teljes vákuumhoz viszonyított nyomás.
Nyomásmérő egységek:
Pascal (Pa) = 1 N / m 2
Bar (bar) = 10 5 N / m 2 = 10 5 Pa
Atmoszféra (atm) = 1,013 bar = 760 mm Hg
Pound négyzetméterenként - lbs vagy psi ≈ 6894.8 Pa
Termodinamikai csere, hogyan történik?
A termodinamikai rendszerek az energiát energia tulajdonságaik megváltoztatásával cserélik. Tüntesse fel az alábbi energiaformákat: mechanikai, elektromos, mágneses, termikus, kémiai és nukleáris.
Az energiacsere kétféle módon történhet: munka (makroszkopikus csere) és hő (mikroszkopikus csere). A munka használatával megváltoztathatók a rendszer adalékparaméterei. Hő segítségével a rendszer belső energiája megváltozik.
Termodinamikai egyensúly
Azt mondjuk, hogy a rendszer termodinamikai egyensúlyban van, amikor a rendszer és a környezet közötti bármilyen energia vagy anyag közötti kölcsönhatás nulla.
Az ideális gázállapot egyenlete
Ideális gáz utal, hogy a következő feltételezések: a molekulák képviseletében a pontok, közötti ütközések őket teljesen rugalmas (azaz, az ütközés nem hőt), és nem erők vonzás és taszítás molekulák között. Ez a modell csak elméleti számításokhoz alkalmas, és a valódi gáz jelentősen bonyolultabb.
Az ideális gázállapot egyenlete
P V = N R T
ahol P - nyomás [Pa], V - a gáz térfogata [m 3], N - móljainak száma a gáz, R - egyetemes gázállandó (állandó egyenlő a bővítése egy mól ideális gáz az izobár folyamat hőmérsékletét növekedése 1 K), T - abszolút hőmérséklet [K]
Az egyenletállapot általános formája:
P = P (T, ν)
Termodinamikai folyamatok
A számítások egyszerűsítése érdekében a termodinamika idealizált rendszereket és folyamattípusokat alkalmaz.
Kvazistatikus folyamat
Az ilyen folyamatot, amelyben a rendszer minden egyes későbbi állapota egyensúlyi állapot, kvazisztatikusnak nevezzük. Ez azt jelenti, hogy a rendszerben bekövetkező változások elég lassan zajlanak le ahhoz, hogy ne legyenek tranziensek. Képzeld el, hogy sört kávé a francia-Press: Ha megnyomja lassan a dugattyút, a kávé megnyugszik, ha megpróbáljuk drámaian nagy erővel nyomja a dugattyú az első helyen, összesen akkor több energiára van szükségük, másrészt , az összes kávé kiárad, a nyomás hirtelen megnövekedése és a folyadék felszívhatatlansága miatt. A kvázistatikus folyamat lassú folyamat, amelyben a rendszer minden része ugyanabban az állapotban van.
Megfordítható és visszafordíthatatlan folyamatok
A reverzibilis folyamatot nevezzük úgy, hogy a normális fejlődéssel ellentétes irányba fordulhat, és visszaállíthatja az energiacseréket. Egy ilyen folyamat kvázi-statikus és nem lehet valós. Egy reverzibilis folyamat során nincs egyensúlyi erő a rendszer és a környezet között. A visszafordíthatatlan folyamat valódi folyamat.
A polytróp folyamat
Egy olyan ideális rendszer másik modellje, amely megfelel a "Pv n = cte" (n = cte) egyenletnek. Olyan rendszerekhez használják, amelyek viselkedése hasonló az ideális gáz viselkedéséhez. Egy ilyen folyamat jól jellemzi a gáz viselkedését, és az eredmény közel áll a valósághoz.
Gyakran tekintik különleges esetekben politrop folyamatok: izobár (állandó nyomás), izotermikus (állandó hőmérsékletű) adiabatikus (nincs hőcsere a környezettel) és izochor (állandó térfogatú).
Ajánlja a cikket barátainak: