Termodinamica
TERMODINAMICA
Are 3 principii:
I. Principiul transformării energiei mecanice in căldură (Legea lui Joule)
II.Principiul creșterii entropiei(Principiul Clausius-Carnot)
III.Principiul anulării entropiei la zero absolut(Principiul lui Nernst)
ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ
sistem fizic=orice porţiune de materie, de la o microparticulă la întreg Universul, porţiune pe care o separăm mintal de mediulexterior ei
sisteme termodinamice=sisteme fizice ce îndeplinesc următoarele condiții:
-conțin un număr mare de constituenți(atomi, molecule, grupuri de atomi și de molecule) astfel încât la echilibru fluctuațiile parametrilor să se compemnseze
-conțin un număr finit de constituenți și sunt spațial limitate
termostatul=corpul a cărui temperatură nu se modifică în urma contactului termic cu alte corpuri
temperatura=un parametru de stare ce caracterizează echilibrul termic
transformare de stare: trecerea unui sistem termodinamic dintr-o state de echilibru în alta stare de echilibru
TIPURI DE TRANSFORMĂRI
Cvasistatice: stările intermediare pot fi considerate de echilibru
Reversibile: sistemul poate parcurge stările intermediare și invers
Ciclice: starea finală coincide cu cea initiala
SCĂRI DE TEMPERATURĂ
Scara de temperatură este scara ce presupune determinarea punctelor fixe de temperatura (care raman constante in natură) și divizarea intervalului de temperatură intre aceste puncte fixe.
Scara Celsius are ca puncte fixe punctul de topire a gheții (0oC) și de fierbere a apei pure (100oC) l, la presiunea atmosferică de 1 atm.
Gradul Celsius este 1/100 din intervalul între cele două puncte fixe.
Scara Kelvin (scara de temperatură absolută) este scara ce are punctul de zero la -173.15 oC, punct numit zero absolut și corespunde absenței mițcării termice a moleculelor.
Kelvinul are aceeași mărime ca gradul Celsius (Δt=ΔT) și este adoptat de SI ca unitate fundamentală de măsurare a temperaturii.
Legatură între cele doua scări de temperatură este dată de relația:
T=t+273.15
EXEMPLE SCĂRI DE TEMPERATURĂ
LUCRUL MECANIC
Convenție de semn:
ΔL>0: sistemul efectuează lucru asupra mediului
ΔL<0: mediul efectuează lucru asupra sistemului
ΔL=FΔx=pSΔx=pΔV
PROCESE TERMODINAMICE
Clasificarea proceselor termodinamice se poate face după mai multe criterii:
a)după mărimea variației parametrilor de stare:
- procese elementare – cu o variație foarte mică a parametrilor de stare;
- procese finite – cel puțin unul dintre parametrii de stare suferă o variație relativ mare;
b)după natura stărilor intermediare:
- procese cvasistatice – au loc cu viteză foarte mică astfel încat orice stare intermediară se poate considera o stare de echilibru;
- procese necvasistatice – decurg cu viteză mare, iar stările intermediare sunt diferite de stările de echilibru.
c)după sensul procesului:
- procese reversibile - dacă se schimbă sensul de variație al parametrilor de stare, sistemul trece prin aceleaşi stări intermediare ca in procesul direct;
- procese ireversibile - procesele a căror revenire în starea inițială se face obligatoriu prin cu totul alte stări intermediare ca in procesul direct.
d)după parametrul de stare care rămâne constant:
- proces izoterm - cu T = const., ecuația procesului fiind: pV = const.;
- proces izocor - cu V = const., ecuația procesului fiind: p/T = const.;
- proces izobar - cu p = const., ecuația procesului fiind: V/T = const.;
- proces adiabatic - nu există schimb de căldură cu mediul înconjurător (Q=0), ecuația procesului fiind: pVg = const. (g - coeficient adiabatic);
-proces politrop - energia schimbată este constantă.
e)după distincția între stările finale și inițiale:
- procese închise (ciclice) - starea finală și cea inițială coincid;
- procese deschise - starea finală și cea inițială nu coincid.
Procese termodinamice: (a) reversibil; (b) ireversibil; (c) izoterm; (d) izobar; (e) izocor; (e) ciclic.