1 / 48

Prvý zákon termodynamiky

Prvý zákon termodynamiky. Zákon zachovania energie. Joule ov mechanický ekvivalent tepla. James Joule ukázal,že mechanická energia sa mení na teplo a že teplo je iná forma energie Ukázal, že 1 cal tepla je ekvivalentná 4.184 J práce . 1 cal = 4.184 J. Energ ia.

mairi
Télécharger la présentation

Prvý zákon termodynamiky

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Prvý zákon termodynamiky Zákon zachovania energie

  2. Jouleov mechanický ekvivalent tepla • James Joule ukázal,že mechanická energia sa mení na teplo a že teplo je iná forma energie • Ukázal, že 1 cal tepla je ekvivalentná 4.184 J práce. 1 cal = 4.184 J

  3. Energia • Mechanická energia: KE, PE, E • Práca sa koná pri prenose energie. • Teplo je iná forma energie. Zákon zachovania energie rozšírený tak, aby mohol použiť aj na tepelné sústavy.

  4. 1. Zákon termodynamiky • Energia sa nedá vytvoriť, ani zničiť, iba sa môže meniť jej forma. • Energia izolovanej sústavy je konštantná • Nedá sa zostrojiť perpetum mobile • Nič nemôžete dostať zadarmo

  5. Fyzikálne vlastnosti plynov • Plyny nemajú tvar ani objem. Prijímajú objem a tvar nádoby, v ktorej sa nachádzajú • Plyny sú veľmi stlačiteľné. S rastom tlaku klesá ich objem a naopak. • Plynydifundujú. Zaberú celý priestor, ktorý majú k dispozícii. • Plyny sa s inými plynmiokamžite zmiešajú .

  6. Ideálny plyn • Je dokonale stlačiteľný • Molekuly nemajú vlastný objem • Medzi molekulami nepôsobia sily

  7. Boyleovzákon • Robert Boyle (1662) popísal vzťah medzi tlakom a objemom plynov. • So zvyšujúcim sa tlakom objemklesáza predpokladu, že teplota a množstvo plynu sú konštantné.

  8. Tlak a objem sú nepriamo úmerné. • Nepriama úmera znamená, že ak sa jedna premenná zvyšuje, druhá premenná klesá.

  9. Boyleov zákon: p1v1 = k p2v2 = k Preto, p1v1 = p2v2 * T= konštanta

  10. Teplota a pohyb molekúl StudenéTeplé

  11. Charlesov zákon • Teplotaje mierou kinetickej energie molekúl (pohybu molekúl), ktoré sa nachádzajú vo vzorke plynu. • Čím vyššia je teplota, tým rýchlejší je pohyb molekúl. • Čím je vyššia teplota tým sú molekuly od seba vzdialenejšie • Jacques Charles určil vzťah medzi objemom plynu a jeho teplotou

  12. v1 = k v2 = k t1 t2 Preto, v1 = v2 T1 T2 *P= konštanta

  13. Teplotavplýva na objem a/alebo tlak plynu. • Ak teplota klesá, objem plynu klesá • Ak teplota rastie, objem plynu rastie

  14. Toto nazývame priama úmera, pretože obe premenné sa menia rovnomerne.

  15. Teplota 273oC je „nula Kelvinov (0K)” • Pri prechode z C na Kelvin pripočítajte 273. • Pri všetkých termodynamických výpočtoch používajte • Kelvinovú stupnicu!!!!

  16. OK je najnižšia teplota, ktorú nemožno dosiahnuť.

  17. Gay-Lussacov zákon • Pri konštantnom množstve látky a pri konštantnom objeme je tlak priamo úmerný teplote. • So zvyšovaním teploty rastie tlak plynu.

  18. Gay-Lussacov zákon: p1 = k p2 = k T1 T2 Preto, p1 = p2 T1 T2 *V= konštanta

  19. Spojený zákon • Pri spojení Boylovho, Charlesovho a Gay-Lussacovho zákona dostaneme spojený zákon. • Spojený zákon udáva vzťah medzi P,V a T.

  20. Mólový objem plynov • Avogadro • V273 K = 22,4 litra = 0,022 m³

  21. Stavová rovnica ideálneho plynu pv = nRT v = objem (m³) p = tlak (Pa) T = teplota (K) n = látkové množstvo (mol) R = plynová konštanta (8.314 J/mol.K)

  22. 1. Zákon termodynamiky • Uvažujme valec s piestom, v ktorom sa nachádza plyn charkterizovaný P,V,T & n.

  23. 1. Zákon termodynamiky • Čo sa stane s plynom keď sa piest posunie smerom do vnútra valca?

  24. 1. Zákon termodynamiky • Ak je valec izolovaný, zvýši sa teplota, atómy sa budú pohybovať rýchlejšie a tlak sa zvýši. • Má plyn vyššiu vnútornú energiu?

  25. 1. Zákon termodynamiky • Niekto zvonku stlačil piest smerom dovnútra. Vykonal prácu. • W´ = FDx • =(PA)Dx • w´ =PDV Dx

  26. 1. Zákon termodynamiky • Práca, ktorá bola vykonaná na plyne sa rovná zmene jeho vnútornej energie, w´ = DU Dx

  27. 1. Zákon termodynamiky • Zmeňme teraz situáciu: • Upevnime piest v jeho pôvodnej polohe. • Položme valec na varič. • Čo sa stane s plynom?

  28. Do plynu sa prenáša teplo. Atómy sa rýchlejšie pohybujú, ich vnútorná energia rastie. q = teplo v Jouloch DU = zmena vnútornej energie v Jouloch. q = DU

  29. 1. Zákon termodynamiky F • Čo sa stane ak privedieme teplo a súčasne stlačíme piest?

  30. 1. Zákon termodynamiky • Práca sa koná na plyne a teplo sa privádza do plynu, preto sa vnútorná energia plynu zvyšuje! DU = q + w´ F

  31. 1. Zákon termodynamiky Konvencie o znamienkach: • Teplo privádzané do sústavy má kladné znamienko, odvádzané teplo má záporné znamienko • Práca, ktorá sa koná na sústave má kladné znamienko, práca, ktorú koná sústava (plyn) má záporné znamienko • Zvýšenie teploty spôsobuje zvýšenie vnútornej energie.

  32. Konvencia

  33. 1. Zákon termodynamiky • Pre nekonečne malé zmeny: • dU = dq+dw´ • dU= d q-dw • U je termodynamická funkcia • q a w nie sú !

  34. Objemová práca • Práca, ktorú vykonáva plyn pri pohybe piestu smerom hore • Práca, ktorú vykonáva okolie pri pohybe piestu dolu • δw = d(PV) • Izobarický: δw = PdV • Izochorický: V = konšt.,dV=0; δw = 0

  35. Izochorický proces • Proces, pri ktorom je objem konštantný • Keď je objem konštantný nekoná sa práca • Preto pre izochorickú sústavu : U= qV

  36. Izobarický proces • dU = δqP – PdV • U2-U1 = qP – P(V2-V1) • (U2+PV2)- (U2+PV2) = qP • H2-H2 = qP • dH = δqP • H = U + PV MÓLOVÁ ENTALPIA (J/mol)

  37. Tepelná kapacita Pri konštantnom objeme Izochorická mólová tepelná kapacita J/mol.K dU = CV dT Pri konštantnom tlaku dH=CPdT Izobarická mólová tepelná kapacita J/mol.K

  38. Tepelná kapacita tuhých látok Dulong-Petitove pravidlo

  39. Tepelná kapacita tuhých látok • Harmonický oscilátor • Kryštál s N totožnými atómami • Každý atóm má energiu 3kT • U = 3NkT= 3RT • Cv= dU/dT = 3R= 24,9 J/mol K • Dulong-Petitove pravidlo

  40. Tepelná kapacita-závislosť od teploty • Cp = a +bT + cT²reálne tuhé látky • Pri každej fázovej premen sa tepelná kapacita zmení skokom • Tuhé látky : Cp ~ Cv • V ideálnych plynoch: Cp= 5/2 R a Cv= 3/2 R • Mayerova rovnica Cp-Cv = R • Cp/Cv = κ

  41. CP(T) T (°C) Závislosť tepelnej kapacity od teploty Integrácia

  42. Integrál Stredná tepelná kapacita Stredná tepelná kapacita Plochy sú rovnaké

  43. Izotermický proces • Sústava má konštantnú teplotu, preto dT=0 • dU = δqT – PdV • CV dT = δqT - RT (dV/V) • δqT = δ w =RT (dV/V) • qT = w=RT ln( V2 / V1)

  44. Adiabatický proces • Sústava neprijíma teplo z okolia ani ho neodovzdáva do okolia. • Pretože nejestvuje prenos tepla:U = - w • Cv dT = - PdV

  45. V V V V Diagramy procesov P • Izobarický • P = konšt. • Izochorický • V = konšt. • Izotermický • T = konšt. • Adiabatický • q = 0 P P P

More Related