Висока школа електротехнике и рачунарства
Основи термодинамике
Семинарски рад
Београд, децембар 2019
Увод
Свака промена барем два параметра стања термодинамичког система (p, V, T, N) дефинише
термодинамички процес. Законитости ових процеса проучава термодинамика. Сви
термодинамички процеси деле се на:
•
Повратне
(равнотежне) – систем сукцесивно пролази кроз низ узастопних равнотежних
стања, што подразумева да се спољашњи услови мењају довољно споро. Њихово битно
својство је повратност (реверзибилност), тј. овакви системи се понашају као да нису
склеротични . Идеално повратни ТД процеси постоје само у теорији.
•
Неповратне
(неравнотежне) – одвијају се кроз неравнотежна стања система. Ради се о
брзим процесима који су по својој суштини неповратни (пример: нагло загревање или
хлађење).
Изопроцеси
Повратни процеси код којих се један параметар одржава константним (уз подразумевано
N, ñ= const), док се друга два мењају, називају се
изопроцеси.
Од свих наведених
изопроцеса посебан значај у термодинамици имају
квазистатички адијабатски
и
квазистатички изотермски
процес, јер су ови процеси повратни.
•
Процес ширења (или сабијања) гаса у топлотно изолованом суду под клипом је
квазистатички адијабатски процес под условом да брзина клипа није превише мала,
али ни превише велика.
•
И изотермски процес може да буде повратан када се гас доведе у контакт са
термостатом: ако се ширење гаса одвија довољно споро, топлота прелази са
термостата на гас, али температура гаса остаје стална.
Први закон (принцип) термодинамике
Први закон (принцип) термодинамике – закон одржања енергије примењен на термодинамичке
системе: ,,Топлота доведена неком термодинамичком систему, изражена количином топлоте
δQ
, троши се на повећање његове унутрашње енергије и вршење спољашњег, термодинамичког
рада .“ δQ = dŨ + δA
где је: dŨ−промена унутрашње енергије, а δА−извршени рад.
Количина топлоте δQ је позитивна (δQ > 0) када се доводи систему, а негативна (δQ < 0) ако се
од њега одводи. Ако гас врши рад тада је δА > 0, док је δА < 0 када се над гасом врши рад
.
Унутрашња енергија и рад
Унутрашња енергија гаса:
dŨ = ñCv dT , гдје је Cv = j/2 R -моларни топлотни капацитет при константној запремини.
За идеалан гас, промена унутрашње енергије између два произвољна - стања система са
температурама Т и Т једнака је:
₁
₂
∆ Ũ
₁₂
= j/2 N kB ( T – T ) = j/2 ñ
₂
₁
NAv kB ( T − T ) = ñ C
₂
₁
v ( T – T ) .
₂
₁
