Termodynamika

I zasada termodynamiki, równanie Clapeyrona, przemiany gazowe, sprawność.

Pokaż opisy symboli

Podstawy

I zasada termodynamikikluczowysymbole: $Δ U = Q + W$
gdzie:
$Δ U$ przyrost energii wewnętrznej układu[ $J$ ]
$Q$ ciepło dostarczone do układu[ $J$ ]
$W$ praca wykonana nad układem[ $J$ ]
Przekształcenia i jednostki
równanie Clapeyrona (stanu gazu doskonałego)kluczowysymbole: $p V = n RT$
gdzie:
$p$ ciśnienie[ $Pa$ ]
$V$ objętość[ $m^{3}$ ]
$n$ liczba moli gazu[ $mol$ ]
$R$ stała gazowa, ok. 8,31[ $J/ (mol \cdot K)$ ]
$T$ temperatura bezwzględna[ $K$ ]
Przekształcenia i jednostki
stała gazowasymbole: $R = k N_{A}$
gdzie:
$R$ stała gazowa, ok. 8,31[ $J/ (mol \cdot K)$ ]
$k$ stała Boltzmanna, ok. 1,38 · 10⁻²³[ $J/K$ ]
$N_{A}$ stała Avogadra, ok. 6,02 · 10²³[ $1/mol$ ]
Jednostki

Przemiany gazu doskonałego

izotermiczna, T = constsymbole: $p V = const$
gdzie:
$p$ ciśnienie[ $Pa$ ]
$V$ objętość[ $m^{3}$ ]
Strona wzoru
izobaryczna, p = constsymbole: $\frac{V}{T} = const$
gdzie:
$V$ objętość[ $m^{3}$ ]
$T$ temperatura bezwzględna[ $K$ ]
Strona wzoru
izochoryczna, V = constsymbole: $\frac{p}{T} = const$
gdzie:
$p$ ciśnienie[ $Pa$ ]
$T$ temperatura bezwzględna[ $K$ ]
Strona wzoru
praca gazu przy stałym ciśnieniusymbole: $W = p Δ V$
gdzie:
$W$ praca wykonana przez gaz[ $J$ ]
$p$ ciśnienie[ $Pa$ ]
$Δ V$ zmiana objętości gazu[ $m^{3}$ ]
Przekształcenia i jednostki
średnia energia kinetyczna cząsteczkisymbole: $E_{k} = \frac{3}{2} k T$
gdzie:
$E_{k}$ średnia energia kinetyczna ruchu postępowego cząsteczki[ $J$ ]
$k$ stała Boltzmanna, ok. 1,38 · 10⁻²³[ $J/K$ ]
$T$ temperatura bezwzględna[ $K$ ]
Przekształcenia i jednostki

Sprawność

sprawnośćsymbole: $η = \frac{E _{w y}}{E _{w e}}$
gdzie:
$η$ sprawność
$E_{w y}, E_{w e}$ energia ( $E_{w y}$ użyteczna (wyjściowa), $E_{w e}$ dostarczona (wejściowa))[ $J$ ]
Przekształcenia i jednostki
sprawność silnika cieplnegosymbole: $η = \frac{W}{Q _{1}}$
gdzie:
$η$ sprawność
$W$ praca użyteczna wykonana przez silnik[ $J$ ]
$Q_{1}$ ciepło pobrane z grzejnicy[ $J$ ]
Przekształcenia i jednostki
sprawność silnika Carnotakluczowysymbole: $η = 1 - \frac{T _{2}}{T _{1}}$
gdzie:
$η$ sprawność
$T_{2}, T_{1}$ temperatura ( $T_{2}$ chłodnicy, $T_{1}$ grzejnicy)[ $K$ ]
Przekształcenia i jednostki

Prawa i uwagi

Sprawność

Sprawność to stosunek energii użytecznej (wyjściowej) do energii dostarczonej (wejściowej).

II zasada termodynamiki

Ciepło samorzutnie przepływa tylko od ciała cieplejszego do zimniejszego. Żaden silnik cieplny nie zamienia całego pobranego ciepła na pracę; najwyższą możliwą sprawność ma silnik Carnota.

Symbole i jednostki

symbol	znaczenie	jednostka SI	nazwa
$Δ U$	przyrost energii wewnętrznej układu	$J$	dżul
$Q, Q_{1}$	ciepło ( $Q$ dostarczone do układu, $Q_{1}$ pobrane z grzejnicy)	$J$	dżul
$W$	praca wykonana nad układem	$J$	dżul
$p$	ciśnienie	$Pa$	paskal
$V$	objętość	$m^{3}$	metr sześcienny
$n$	liczba moli gazu	$mol$	mol
$R$	stała gazowa, ok. 8,31	$J/ (mol \cdot K)$	dżul na mol razy kelwin
$k$	stała Boltzmanna, ok. 1,38 · 10⁻²³	$J/K$	dżul na kelwin
$N_{A}$	stała Avogadra, ok. 6,02 · 10²³	$1/mol$	jeden na mol
$T, T_{1}, T_{2}$	temperatura ( $T$ bezwzględna, $T_{1}$ grzejnicy, $T_{2}$ chłodnicy)	$K$	kelwin
$η$	sprawność	$-$	bez jednostki
$E_{w y}, E_{w e}, E_{k}$	energia użyteczna (wyjściowa) ( $E_{w e}$ energia dostarczona (wejściowa), $E_{k}$ średnia energia kinetyczna ruchu postępowego cząsteczki)	$J$	dżul
$Δ V$	zmiana objętości gazu	$m^{3}$	metr sześcienny