Fizika
Toplina
Temperatura
Toplina (Q) je energija (toplinska energija) koja se prenosi s
s jednog tijela na drugo zbog razlike u temperaturi.
JQ
KT
Temperatura (T) je mjera termike ravnotee(govori koliko je tijelo toplije (hladnije) od svoje okoline)
10011
vodeleditavodevrelitaoTT
CK
- osnovna jedinica SI sustava
CK o15,2730
Idealni plin
Unutranja energija: srkNEU
Kinetika teorija plinova UpV3
2
Definiramo:sr
kEkT3
2
2
2
srsr
k
mvE
1231038,1 JKk - Boltzmanovakonstanta
NkTpV - Jednadba stanja plina (Opi plinski zakon)
Mol
Koliina tvari (n) moln - osnovna jedinica SI sustava
Avogadrov broj:1231002,6 molNA
A
A
nNNN
Nn
Jednadbu stanja plina moemo pisati kao:
nRTpV 1131,8 KJmolkNR A - opa plinska konstanta
Toplinski kapacitet
Ako tijelo grijanjem dobije toplinu Q, temperatura e mu porasti za T
TmcQ
Tm
Qc - toplinski kapacitet
Grijanje se moe odvijati pri konstantnom tlaku ili pri konstantnom
volumenu
Vp cc
Prvi zakon termodinamike
WUQ
xFW
pSF
VpxpSW
VpUQ
Drugi zakon termodinamike
Entropija mjera nereda u sistemu
(maksimalna kad je sistem u ravnotei)
Entropija sistema koji nije u ravnotei poveava se dok sistem ne doe
u ravnoteu i entropija postane maksimalna.
Tlak, temperatura i gustoa nastoje se izjednaiti po cijelom sistemu
Toplina spontano prelazi s tijela vie temperature na tijelo nietemperature, sve dok se temperature ne izjednae
Ako elimo da toplina prelazi s hladnijeg na toplije tijelo, trebamo vriti rad!
(hladnjak, klima ureaj)
Izohoriki (izovolumni) proces
nRTpV
konstT
pkonstV
2
2
1
1
T
p
T
pCharles
p
nR
T
V
Opi plinski zakon
Izohora
Izobariki proces
nRTpV
konstT
Vkonstp
2
2
1
1
T
V
T
VGay-Lussac
VpW
Rad je jednak povrini ispod
krivulje u p-V dijagramu
Izobara
Izotermiki proces
nRTpV
konstpVkonstT
2211 VpVp Boyle - Mariott
Izoterme
Adijabatski proces
0Q
Sistem je izoliran i ne izmjenjuje
toplinu s okolinom.
Sav rad pretvara se u unutranju
energiju.
WU
V
p
c
ckonstpV ,
Kruni procesi
Pogledajmo ponovo izobariki proces
Plinu dovodimo toplinu pri atmosferskom tlaku i on ekspandira i pri tome
vri rad. Tako smo toplinu pretvorili u rad.
Problem je u tome da ekspanzija ne moe ii u beskraj, tj. treba nam
kruni proces koji se sastoji od ekspanzije i kompresije.
Kruni procesi
Ako se ekspanzija i kompresija odvijaju pri istom tlaku, ukupni rad je nula!
VpW Ekspanzija: 00 WV
Kompresija: 00 WV
Zato nem treba kruni
proces kod kojeg se
ekspanzija i kompresija
odvijaju pri razliitom
tlakovima
(ovo je samo teorijski
primjer koji u praksi nije
izvediv).
Carnotov proces
Sadi Carnot
(1796-1832)
Carnotov proces12 izotermika ekspanzija
23 adijabatska ekspanzijarad se vri na raun smanjivanja U
34 izotermika kompresija
41 adijabatska kompresijaU raste pa je rad negativan i moe
se pokazati da je
112 QW
234 QW
4123 WW
21 QQWUkupni rad:
Korisnost
Nije mogude nainiti toplinski stroj koji radi pomodu samo jednog toplinskog spremnika.
Trebaju nam dva spremnika na razliitim temperaturama. Stroj prebacuje toplinu iz toplijeg u hladniji spremnik i pri tome se dobiva koristan rad.
Ako elimo prebaciti toplinu iz hladnijeg u topliji spremnik, to je obrnut Carnotov proces i pri tome moramo vriti rad (2. zakon termodinamike)
1
2
1
21
1
1Q
Q
Q
QQ
Q
WMoe se dokazati:
1
21T
T
