Термодинамика 1 час

Термодинамика

Фонд часова

3+2

Основни појмови

Terme dynamics

Термодинамика је наука са чврстим основама, прецизним појмовима и јасним границама. Принципи термодинамике бацају светлост на све природне појаве

Џ. Максвел

Основни појмови

Појам енергије, физички аспекти, филозофски и религиозни аспекти

Енергија представља општу квантитативну меру кретања у свим његовим облицима

Термодинамика је наука која проучава проблеме трансформација појединих видова енергије, као и најопштија макроскопска својства тела која се испољавају при трансформацијама

Основни појмови

Област издвојена за проучавање представља темодинамички систем

Све што није укључено у систем представља околину

Термодинамика разматра интеракцију система и околине или интеракцију два система

Термодинамичкисистем

ОколинаГраничнаповршина

Основни појмови

Гранична површина одваја систем од околине

Гранична површина може бити: Стварна или

замишљена Покретна или

непокретна

ГАС

Q

W

Границасистема

ГАС

Q

W

Границасистема

Пример покретне границе затвореног система

Основни појмови

Термодинамички систем може бити: отворен, затворен и изолован

Затворен систем –граница система је непропустљива за масу која се у њему налази (маса се НЕ РАЗМЕЊУЈЕ са околином). Затворен систем МОЖЕ кроз границу да размењује енергију са околином

Основни појмовиГраница система

Флуид 1 Флуид 1

Флуид 2

Флуид 2

Кроз границу отвореног система са околином се РАЗМЕЊУЈЕ маса и енергија

Пример отвореног система-размењивач топлоте

Изолован систем са околином НЕ РАЗМЕЊУЈЕ ни масу ни енергију

Основни појмови

Системи се могу поделити на хомогене и хетерогене

Систем је хомоген ако су његов хемијски састав и физичке особине у сви деловима контролисане запремине исти

Хетероген систем се састоји из више различитих хомогених делова

Основни појмови

Могуће интеракције система и околине: у облику довођења и

одвођења топлоте у облику вршења

рада у облику размене

материје

Довођење иодвођењетоплоте

Вршење рада

Разменаматерије

Рад представља такво међудејство између система и околине при коме се у систему или околини подиже неки терет или би могао (у систему или околини) да се подиже неки терет

Топлотно међудејство је оно до кога долази између било која два система (тела) која су у контакту и имају различите температуре-Под топлотом се подразумева међудејство између система и његове околине, које се (ако при томе не долази до размене супстанције) не испољава у облику рада

Основни појмови

Основни постулат термодинамике Ако се издвоји неки материјални систем и изолује

од међудејстава са осталим телима онда ће по истеку неког коначног времена у систему престати било какви процеси и наступиће стање макроскопске равнотеже. То стање може да се наруши само поновним успостављањем комуникације односно неког од међудејстава система са околином Непроменљивост макроскопских параметара

(притисак, концентрација, температура)

Основни појмови

Механичка равнотежа Термичка равнотежа Хемијска равнотежа Појам термичког стања система-Свако

међудејство система са околином доводи до промене стања.

Основни појмови

Величине стања Термичко стање система одређено је

скупом меродавних физичких величина које су посредно или непосредно приступачне мерењу.

Свака величина која може бити квантификована и чија је промена повезана обавезно са променом стања система представља величину стања система

Основни појмови

Величине стања система Основне и изведене Екстензивне и интензивне

Екстензивне величине стања су маса и све величине које зависе од ње: запремина, површина, унутрашња енергија,енталпија, ентропија...

Интензивне величине стања при дељењу неког система на већи број подсистема задржавају своје вредности у свим деловима система (притисак, концентрација, температура

Основни појмови

Основне величине стања: Температура, Притисак и Запремина

Основни појмови

притисак

Основни појмови

Притисак гаса (скаларна величина) испољава се на оној површи где постоји контакт гаса са осетљивим делом инструмента, као и на додирној површини гаса и зидова суда, али и на свакој замишљеној површи унутар гаса

Под притиском неког гаса мисли се на равнотежни (равномерно распоређени притисак на зидове суда). То је увек позитивна величина и често се назива апсолутни притисак

A

Fp

A

Fp

2m

N = Pa

Основни појмови

Манометарски притисак, Барометарски притисак, Подпритисак,

надпритисак подпритисак

zgA

zgA

A

mg

A

Fp

Основни појмови

Апсолутни, барометарски и подпритисак

Основни појмови

Температура Нулти закон термодинамике Ако је неки систем А у топлотном међудејству са

системом Б, при чему се на крају процеса постиже стање термичке равнотеже и ако је систем А истовремено у термичкој равнотежи са системом Ц, онда су системи Б и Ц такође у термичкој равнотежи

BA

CA

CB

Основни појмови

Дијаграм стања воде у p-T координатном систему

pvT дијаграм супстанције

Основни појмови

Појам апсолутне нуле

Једначина стања идеалног гасаМолекуларно-кинетичка теорија

x

y

z

N/3

N/3

N/3

a

a

a

mw -mw

3aV

a2l

w

a2

mw2mwmwI1

mw23

NI

w

a2

mw23

NI

F 2

mw

a

N

3

2F

2

Пут који прелази честица између два узастопна удара о исти зид

Време између два узастопна удара о исти зид

Импулс силе

Импулс силе за површину

Сила удара о површину

Једначина стања идеалног гасаМолекуларно-кинетичка теорија

2as

s

Fp

2

mw

a

N

3

2p

2

3

3aV

2

mwN

3

2pV

2

Основна једначина кинетичке теорије гасова

2

mwn

3

2p

2

Површина зида

Притисак

Једначина стања идеалног гасаМолекуларно-кинетичка теорија

V

Nn

2

mwE

2

T2

mwE

2

Tn3

2p

v

N

mv

N

V

Nn

Број молекула гаса у јединици запремине

Кинетичка енергија транслаторног кретања молекула

Веза средње кинетичке енергије транслаторног кретања молекула и температуре

Једначина стања идеалног гасаМолекуларно-кинетичка теорија

m

NN

TN3

2pv

111 TN3

2vp

222 TN3

2vp

constT

vp

T

vp

2

22

1

11

constT

pv

R

kgK

J гасна константа

Гасна константа представља рад идеалног гаса масе 1кг при промени његове температуре за 1К

Концентрација молекула у 1кг гаса

Једначина стања идеалног гасаМолекуларно-кинетичка теорија

RTpv карактеристична једначина стања идеалног гаса-Clapeyronova једначина стања

MRTpvM

uRMR

kmolK

J2.8314

16.273

4143.22*101325

T

pVR mu

M

RR u

универзална гасна константа

Веза између универзалне гасне константе и гасне константе