Termodünaamika II printsiip ( slaidid ) (0)

Lõik failist

Sarnased õppematerjalid

18

docx

Termodünaamika

SISSEJUHATUS Termodünaamika-alased uurimustööd algasid 19. sajandil. Teadlased kasutasid katsete tulemusi, et tuletada seadusi, mis kirjeldavad, kuidas toimivad maailmas soojus ja energia. Need seadused aitavad inseneridel täiustada selliste masinate konstruktsioone nagu näiteks aurumasinad, mis muudavad kütustes lõksus oleva keemilise energia soojusenergiaks ja edasi mehhaaniliseks energiaks. Aja möödudes mõistsid teadlased, et need samad termodünaamika seadused on rakendatavad kõikjal, alates töötavatest diiselmootoritest kuni bioloogiliste protsessideni elusorganismides. Klassikaline tasakaaluline termodünaamika tegeleb ainult (1) makroskoopiliste ainehulkadega (sest temperatuur ja muud termodünaamilised suurused on defineeritavad vaid suure arvu vabadusastmetega süsteemide jaoks) ja (2) ainult tasakaaluliste olekutega (ehk aeglaste protsessidega, mida võib vaadelda kui tasakaaluliste olekute jada).

Termodünaamika

2

docx

Termodünaamika teine printsiip

Termodünaamika teine printsiip Termodünaamika tugineb kahele printsiibile. Need printsiibid on tõestamatud ehk aksioomid. Kuna ei ole leitud veel sellist asja, et lükata need printsiibid ümber siis ei kahelda nendes. Teine printsiip, mis on meie teemaks, käsitleb looduslike protsesside 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

Füüsika

6

doc

Termodünaamika

 Soojuskiirguseks nimetatakse soojusülekannet, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu. Tegelikkuses esinevad soojusülekande liigid korraga. Soojusülekandel üleantavat energiahulka iseloomustab soojushulk. Soojushulka mõõdetakse energiaühikutes, seega džaulides. Soojushulga arvutamiseks kasutatakse valemit: Q = cmt. , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja t keha temperatuuri muut (lõpp- ja algtemperatuuride vahe). 4.1.2. Termodünaamika I printsiip Termodünaamikas vaadeldakse protsesse tavaliselt suletud ehk soojuslikult isoleeritud süsteemis (näiteks suletud termospudel). Selliseks süsteemiks on kehade kogum, mis on soojusvahetuses ainult omavahel, mitte aga väljaspool kogumit asuvate kehadega. Suletud süsteemis kehtib termodünaamika esimene printsiip: süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu: Q = U + A,

Termodünaamika

6

doc

Keemia alused: Termodünaamika

Nt. maht, energia, entroopia, entalpia. 50 grammil ainel on 2x rohkem siseenergiat kui 25 grammil ainel samadel tingimustel. 3. Defineerige süsteemi siseenergia. ­ Süsteemi summaarset võimet teha tööd nim tema siseenregiaks U. 4. Arvutage soojuse ja töö tõttu tekkiv siseenergia muutus. U=q+w q-eraldunud soojuse hulk ;w-paisumistöö 5. Arvutage gaasi paisumisega kaasnev töö, soojuse ja siseenergia muutus. w=-PexV (w=-nRTlnV2/V1)? 6. Sõnastage termodünaamika I seadus ja selgitage sellest seadusest tulenevaid järeldusi. ­ Isoleeritud süsteemi siseenergia on konstantne, energia jäävuse seadus, ei teki ega kao. Mitteisoleeritud süsteemi korral U=q+w, konstantsel ruumalal U=q. Üks järeldus sellest seadusest on, et energiahulk, mis voolab mingisse seadmesse, võrdub energiahulgaga, mis seadmest välja voolab. Võtame näiteks elektrilambi. Energia voolab elektrilampi elektri kujul. Kui

Keemia alused

20

pdf

Füüsika eksam

Mida aga tähistab sel juhul suurus n? Baromeetrilises valemis näitas see molekulide arvu ruumalaühiku kohta kõrgusel , kuid ei öelnud midagi nende molekulide kiiruste kohta. Võiksime väita, et see tihedus sisaldab kõiki neid molekule, mis võiksid tõusta kõrgemale kõrgusest . Molekulide koguarv vastaks siis neile molekulidele, mis suudavad tõusta kõrgemale kõrgusest . Boltzmanni jaotus kuulub nn. integraalsete jaotusfunktsioonide hulka. 32. Termodünaamika I printsiip ja kuidas see seadus näeb välja isoprotsessides(kõigis neljas). du=dQ-dA, mis on i m  siseenergia(keha kin ja pot energia vms). Ideaalse gaasi korral on ; A= pdV (dA=pdV) u  2

Füüsika

13

doc

Mehaanika ja soojus

ruumala V korrutis konstantne: pV=m/M*R*T , pV=const p1V1=p2V2 Isohooriline: nimetatakse jääval ruumalal V ja tingimustel m=const ja M=const toimuvat protsessi. P/T=const Isobaariline: nimetatakse jääval rõhul p ja tingimustel m=const ja M=const toimuvat protsessi. V/T=const Adiabaatiline: protsess, milles termodünaamilises süsteemis ei ole soojusvahetust ümbritseva keskkonnaga 4.Termodünaamika I printsiip, ideaalse gaasi siseenergia ja töö TD I: Isoleerimata termodünaamilises süsteemis võrdub keha siseenergia muut U süsteemile üleantud soojushulga Q ja selle süsteemi poolt tehtud töö A' vahega. U=Q-A' Id. gaasi siseenergia: Kuna id. gaasi molekulide vastasmõju on null, siis võrdub tema siseenergia kõigi molekulide soojusliikumise kineetiliste energiat summaga: U=NE=N A3/2*k*T=3/2*m/M*R*T. Id. gaasi siseenergia on võrdeline absoluutse temperatuuriga. Järjelikult muutub id

Füüsika

30

docx

Füüsika eksam vastustega: liikumine

 mv 2 n  n0 e 2 kT Boltzmanni jaotus määrab osakeste jaotuse pot. energia järgi , n0 – molekulide kogutihedus, n – molekulide ruumtihedus, mille kiirus on suurem kiirusest v, m-molekuli mass, k-Boltzmanni konstant. 31.Termodünaamika I printsiip ja kuidas see seadus näeb välja isoprotsessides(kõigis neljas). Termodünaamika I seadus sätestab, et keha siseenergia saab muutuda tänu soojushulgale, mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle, mida süsteem teeb välisjõudude vastu. Termodünaamika I seadus valemi kujul: ∆u=Q-A, Q-soojushulk (J), ∆u-süsteemi siseenergia muut (J), A-töö (J)  Kõige lihtsam töö vorm on mehaaniline töö. Nt. Gaas teeb paisumisel tööd

Füüsika

34

docx

Füüsika eksami konspekt

.  mv 2 n  n0 e 2 kT Boltzmanni jaotus määrab osakeste jaotuse pot. energia järgi , n0 – molekulide kogutihedus, n – molekulide ruumtihedus, mille kiirus on suurem kiirusest v, m-molekuli mass, k-Boltzmanni konstant. 29, Termodünaamika I printsiip ja kuidas see seadus näeb välja isoprotsessides(kõigis neljas). Termodünaamika I seadus sätestab, et keha siseenergia saab muutuda tänu soojushulgale, mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle, mida süsteem teeb välisjõudude vastu. Termodünaamika I seadus valemi kujul: ∆U=Q-A, Q- soojushulk (J), ∆U-süsteemi siseenergia muut (J), A-töö (J) Kõige lihtsam töö vorm on mehaaniline töö. Nt. Gaas teeb paisumisel tööd dA = pdV, kus p- gaasi rõhk, dV- ruumala muut.

Füüsika

Meedia

Kommentaarid (0)