TERMODÜNAAMIKA TEINE SEADUS-käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust. CLAUSIUSE sõnastus:Isoleeritud süüsteemis kulgevad kõik protsessid entroopia kasvu suunas. (teine variant):Soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale,st ei ole võimalik niisugune protsess,mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale. THOMSONI(lord Kelvini) sõnastus:Ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat masinat, mis muudaks pidevalt soojust tööks ainult ühe keha jahtumise arvel,nii et ümbritsevates kehades ei esineks mingeid muutusi(st kogu soojuat ei ole võimalik täielikult konverteerida tööks) OSTWALDI sõnastus:Termodünaamika teine seadus väljendab termodünaamiliste protsesside statistilist iseloomu ja on aluseks nii entroopia kui ka temperatuuri mõiste defineerimisel termodüna...
korrapärane, sel viisil see protsess suurendabki entroopiat. Soojusmasinat võib kirjeldada energiareservuaari mudelina: masin võtab energiat kuumast reservuaarist ning kasutab osa sellest mehhaaniliseks tööks, kuid peab termodünaamika teist seadust arvestades osa soojusest üle andma külmale reservuaarile. Näiteks automootori puhul on soojaks reservuaariks põlev kütus ja külmaks reservuaariks välisõhk, kuhu suunatakse heitgaasid. Rudolf Clausius on öelnud , et soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale. Iseeneslik üleminek on üleminek , mis leiab aset suletud süsteemis. Süsteem on suletud siis , kui ta on süsteemivälistest objektidest soojuslikult isoleeritud ja süsteem ei tee välisjõudude vastu tööd. Suletud süsteemis , milles on kuumi ja jahedaid kehi , saavad kuumad kehad vaid jahtuda ja külmad kehad soojeneda. Näiteks pannes külma lusika kuuma teetassi, muutub lusikas kuumaks
mittepööratavust. Seadus väljendab termodünaamiliste protsesside statistilist iseloomu ning on aluseks nii entroopia kui ka temperatuuri mõiste defineerimisel termodünaamikas. Teine pritsiipt on praktikast võetud väide, millele tugineb termodünaamika. Ning teine printsiip on suletud süsteem. Termodünaamika teisel printsiibil puudub veel üldine ja kõikehõlmav sõnastus. Rudolf Clausius saksa füüsik on teinud teisest printsiibist kõige lihtsama sõnastusega seletuse. Ta sõnastas selle nii, et soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale, see tähendab, et ei ole võimalik niisugune protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale. Iseenesliku ülemineku all mõistetakse selliseid üleminekuid, mis leiavad aset suletud süsteemis. Soojusprotsessidel on alati kindel suund- soojus kandub alati soojemalt kehalt külmemale
mõisted (soojushulk, temperatuur, entroopia, soojusmahtuvus jne). Termodünaamika II seadus Termodünaamika teine seadus käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust. Tal on hulk omavahel ekvivalentseid sõnastusi. Termodünaamika teine seadus väljendab termodünaamiliste protsesside statistilist iseloomu ja on aluseks nii entroopia kui ka temperatuuri mõiste defineerimisel termodünaamikas. Kuidas on seda seadust sõnastatud? Saksa füüsik R. Clausius (elas aastatel 1822 1888) sõnastas järgmiselt: "Soojust ei saa üle kanda külmemalt kehalt soojemale, ilma, et sellega kaasneks teisi muutusi nendes kehades või neid ümbritsevates teistes kehades." Kuidas on seda seadust sõnastatud? W.Ostwaldi (elas aastatel 1853- 1932) järgi nimetatakse soojusmasinat, mille ainsaks funktsiooniks on soojuse muundamine mehaaniliseks
Kasutegur- Kasuteguriks nimetatakse kasuliku energia ja masinale või seadmele antud koguenergia suhet. . Kasuteguri väärtus ei saa olla suurem ühest. Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. "Kahjulik" soojus on see, mis tuleb anda masinale mehaanilise töö saamiseks. Taandatud soojus -Clausius taandatud soojuseks ning formuleeris termodünaamika II printsiibi kui taandatud soojuse säilivuse ideaalsel protsessil. Taandatud soojus on seda suurem, mida madalamal temperatuuril toimub soojusülekanne. Tegelikult sõnastas Clausius oma seaduse pisut teisiti, võrratusena. Ringprotsess- Ringprotsess = termodünaamiline protsess, mille lõppolek langeb ühte algolekuga.
40 20 0 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Temperatuur (C) Joonis 2.1. Küllastava aururõhu sõltuvus temperatuurist e s = e s ( T ) . Clausius-Clapeyron'i võrrandiga (lähemalt käsitletakse näiteks atmosfäärifüüsikas) on küllastav aururõhk e s seotud mingi lähedase taustolekuga e s 0 , T0 järgmisel kujul e l 1 1 ln s = - - , (2.2) es 0 Rv T T0 8
Erisoojus- Ühikulise massiga keha soojumahtuvus. See suurus on kindel (const) antud aine jaoks ja selle suuruse leiab spetsiaalsest erisoojuse tabelist. Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik ühe kg aine soojendamiseks 1 kraadi võrra. Teadus erisoojust, saab valemi soojushulga jaoks. Termodünaamika II seadus. Selle seaduse põhimõte: ei ole võimalik ehitada sellist masinat, mis teeks tööd sel teel, et soojus kanduks külmemalt kehalt soojemale. Saksa teadlane Rudolf Clausius: Soojus ei sa üle kanduda külmemalt süsteemilt soojemale, ilma et sellega ei kaasneks teisi muudatusi nendes süsteemides või ümbritsevates kehades. Inglise teadlane Kelvin: Ei ole võimalik esile kutsuda sellist perioodilist protsessi, mille aisaks tulemuseks oleks töö ühestainsast allikast võestud soojuse arvel. Seaduse sisu seisneb selles, et molekulide soojusliikumise energia võib muutuda teisteks energia liikideks vaid osaliselt (molekule ei saa sundida seisma jääda
nüüd ära ajam, mille pani käima Watti aurumasin. Tema auks on saanud nime võimsuse mõõtühik vatt. Carnot Clapeyron A Carnot heat engine[2] is a hypothetical engine that operates on the reversible Carnot cycle. The basic model for this engine was developed by Nicolas Léonard Sadi Carnot in 1824. The Carnot engine model was graphically expanded upon by Benoit Paul Émile Clapeyron in 1834 and mathematically elaborated upon by Rudolf Clausius in the 1850s and 60s from which the concept of entropy emerged. Püüdes määrata erinevate gaaside konstante, avastas Clapeyron 1834. a., et kui võtta gaasi hulk võrdseks ühe mooliga, on kõigi gaaside jaoks konstandil sama väärtus. Seda konstanti hakati nimetama gaasi universaalkonstandiks. James Prescott Joule (24. detsember 1818 Salford, Lancashire 11. oktoober 1889) oli inglise füüsik, Londoni Kuningliku Seltsi liige.
vedelasse olekusse minevate osakeste arv on võrdne vedelast gaasilisse minevate osakeste arvuga. Sellist süsteemi nim küllastunud auruks (kinnises nõus). 2) Tahkest vedelasse olekusse : Selleks tuleb lõhkuda kristallvõre, milleks vaja teha tööd. - Sulamissoojus 1 kg ainele antav soojushulk, et viia see vedelasse olekusse sulamistemperatuuril. Kasutegur =A/Q (antud soojushulk) =p*( V2-V1) / r (= sulamissoojus) =T/T=(V*p)/r p/T=dp/dT=r/T*V Clapeyron-Clausius ´e võrrand näitab, kuidas sulamis- või aurumistemperatuur sõltub rõhust Kui enamasti, näiteks metallide puhul, on aine tihedus tahkes olekus suurem kui vedelas ehk dp/dT>0, siis vee puhul kehtib Clapeyron-Clausius ´e võrrand dp/dT<0. Jää tihedus on väiksem kui veel. 3 Kriitiline p 2 v
teha. Igiliikur on võimatu! TERMODÜNAAMIKA II PRINTSIIP · Termodünaamika printsiipe ei saa tõestada, nad on inimkonna kogemuse üldistused. · Lisaks energia jäävuse seadusele kehtib looduses veel üks printsiip mis kirjeldab nähtuste iseeneslikku kulgu looduses. Kuuma ja külma vee segunemine Õuna kukkumine puu otsast Õhupalli tühjenemine Tuba ei lähe korda iseenesest TD II printsiibi sõnastusi · Rudolf Clausius. Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt kuumemale. · Suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekult mittekorrastatule. · L.Boltzmann. Loodus püüab üle minna vähem tõenäoliselt olekutelt tõenäolisematele · Suletud süsteemis süsteemi entroopia kasvab. Entroopia - S · Entroopia on suurus, mis iseloomustab energia kvaliteeti. Mida kõrgem on kvaliteet, seda madalam on entroopia. · Entroopia on suurus, mis iseloomustab termodünaamilise
annab ära q2 jahutile. Lõpuks surub välisjõud ainet ka adiabaatselt kokku, taastades siseenergia ning tõstes temperatuuri esialgsele tasemele. Carnot' tsükli kasutegur =(T1T2)/T1, kus T1 ja T2 on vastavalt soojendi ja jahuti temperatuurid. 26)Termodünaamika II seadus.Entroopia Entroopia kasvuga kaasneb süsteemi siseenergia kasv, süsteemi paisumine viib aga siseenergia kahanemisele. dU=TdSpdV Kogu soojust pole kunagi võimalik muuta täielikult tööks. Clausius: Soojus ei saa iseeneslikult minna külmemalt kehalt soojemale. Thomson: Välisjõudude puudumisel võib mis tahes süsteemi entroopia ainult kasvada (piirjuhul olla konstantne). Entroopia S on termodünaamiline olekufunktsioon, mis kirjeldab energia pöördumatut hajumist soojusnähtustel. Entroopia nulltase on meelevaldne, oluline on vaid muutus. Entroopia diferentsiaalne muutus avaldub kujul dS=dq/T (J/K). Entroopia on süsteemi korrastamatuse mõõt
saab tulemuseks 20-400 miljonit aastat. 1847 George Boole avalikustab oma töö matemaatilisest loogikast. 1847 Joule avaldab töö energia jäävusest. 1847 Ka Herman von Helmoltz avaldab töö energia jäävusest, kuid teise vaatenurga alt. 1848 Kelvin leiab, et gaasi energia on null temperatuuril -273 C. 1849 Fizeau ja Foucault mõõdavad valguse kiiruseks 298 000 km/s. 1850 Rudolf Clausius hakkab uurima soojusenergia ja temperatuuri vahelist seost. 1852 Leon Foucault kasutab pendlit, näitamaks maakere pöörlemist. 1852 Elisha Otis leiutab esimese turvalise lifti. 1852 Joule ja Lord Kelvin teatavad, et gaase saab jahutada lastes neil paisuda. 1852 Foucault leiutab güroskoobi. 1855 Heinrich Geissler leiutab elavhõbeda vaakumpumba. 1855 Johann Balmer leiab valemi, et arvutada lainepikkusi vesiniku spektris.
dQ T1 T2 ( T1 > T2 ) Vastupidine protsess iseeneslikult ei toimu; algoleku taastu-mine on võimalik vaid välisjõudude töö arvel. Looduslike iseeneslike protsesside suund väljendub termo-dünaamika teises printsiibis. Sellele on antud mitmeid sõ-nastusi. Neist esimese (klassikalise) definitsiooni andis saksa füüsik Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888) 1850. aastal: Looduslikes tingimustes kandub soojus soojemalt kehalt külmemale, kuna külmemalt kehalt soojemale see iseenes-likult toimuda ei saa. Hiljem esitas Clausius, seoses ideaalse soojusmasina ja selle pöördsüsteemi - ideaalse külmutusmasina - loomise võima-luste tulutu uurimisega, printsiibi põhjalikuma sõnastuse: Pole võimalik sooritada perioodilist protsessi, kus ühelt süsteemilt antud temperatuuril
Reaalseid gaase võib pidada ideaalsetega küllalt sarnasteks väikeste rõhkude ja kõrgete temperatuuride puhul. Gaasi molekulid, olles korrapäratus liikumises, põrkuvad vasta anuma seina, igal põrkel avaldab molekul seinale risti mõjuvat jõudu, mis on küll väga väike, kuid molekulide arv on väga suur ning selle tulemusena omab gaasi rõhk märgatavt väärtust On võimalik tuletada valem, mis seob gaasi rõhku molekulide arvu ja kiirust (R. Clausius) : p=1/3mnv 2 , kus p rõhk (Pa),; 1/3 näitab, et ruum on kolmemõõtmeline ja tõenäosus molekulide põrkeks on 1/3; m molekuli mass (kg); n molekulide arv ruumala ühikus (konsentratsioon); v 2 molekuli ruut keskmine kiirus. See on gaasi 8 molekulaar kineetilise teooria põhi võrrand, mille tähtsus seisneb selles, et ta annab seose mikro ja makro maailma vahel
on kasutegur väiksem valemiga 5.30 arvutatust), kuid näitab ära põhilise võimaluse kasuteguri tõstmiseks vahe T1 -T2 suurendamine. Siit on näha ka, et soojust saab ringprotsessis täielikult tööks muundada vaid siis, kui jahuti temperatuur on absoluutne null. Nüüd saab anda juba mõned ajalooliselt kujunenud formuleeringud termodünaamika 2. alusele, mis määrab iseenesest toimuvate protsesside suuna isoleeritud termodünaamilises süsteemis Clausius (18221888, Saksamaa): On võimatu selline protsess, mille ainsaks tulemuseks on siseenergia üleminek külmemalt kehalt soojemale. Kelvin: Teist liiki igavene jõumasin on võimatu, st. on võimatu luua masinat, mis tsükliga töötades muudaks täielikult tööks ühelt kehalt saadava soojuse. Need ja veel mõned formuleeringud käsitlevad erijuhulisi protsesse, kuigi süvaanalüüsiga on võimalik näidata, et siit saab tuletada ka üldistuse. Kõige selgema formuleeringu teisele
0 kJ on summaarne eralduv soojushulk ikka -110.5 + (-283.0) = -393.5 kJ 145 Protsessi kogu energia e. entalpia DH= G + TS s.t. protsessi kogu energia ehk entalpia muut koosneb vabast energiast (G), mis võib muutuda tööks ja seotud energiaks (TS), mis saab eralduda ainult soojusena. 146 Entroopia Clausius formuleeris termodünaamika teise seaduse järgnevalt: igasuguse isoleeritud süsteemi entroopia püüab saavutada maksimumi. See tähendab, et protsess kulgeb iseeneslikult ainult süsteemi sellise olekuni, mille puhul entroopia saavutab antud tingimustes oma maksimaalse võimaliku väärtuse. Seetõttu on süsteemi püsiva tasakaalu olek: S = max 147 Entroopia
annaabi.ee 
