T ERMODYNAMIKA HRW2 kap HRW kap

Základní úloha: tepelné stroje Tepelné čerpadlo ?

Základní úloha: tepelné stroje Tepelné čerpadlo Chladnička ?

Základní úloha: tepelné stroje Tepelný motor ?

Termodynamika: základní pojmy energie(1ZT) entropie(2ZT) Stavové veličiny Nauka o obecných zákonitostech, jimiž se řídí transformace energie makroskopických systémů. stavová rovnice Stav S termodynamického systému (plynu): Parametry vnější p (tlak) vnitřní V (objem) Teplota T rezervoár izolace

Nultý zákon termodynamiky Nultý zákon termodynamiky a teplota indikátor teploty

Nultý zákon termodynamiky a teplota Každé těleso, které se nachází v tepelné rovnováze, má vlastnost zvanou teplota. Jsou-li dvě tělesa v tepelné rovnováze, mají stejné teploty. Také obráceně, mají-li dvě tělesa touž teplotu, budou po uvedení do kontaktu v tepelné rovnováze. Existuje teplota

Nultý zákon termodynamiky a teplota Existuje teplota Existuje rovnovážný stav

Teplota I

Teplota II

Teplota III Teplotní roztažnost

Teplota a teplo

tepelná kapacita C

Teplota a teplo Tepelná kapacita tepelná kapacita C měrná tepelná kapacita c

Teplota a teplo Tepelná kapacita tepelná kapacita C měrná tepelná kapacita c

Teplota a teplo Skupenské teplo

Teplo a energie Teplo (děj) tepelná kapacita závisí na ději C

Práce a energie Práce (děj)

Stavové a dějové veličiny stavové veličiny: poloha, rychlost, energie, teplota, tlak, objem, entropie dějové veličiny: práce, teplo

podle b, a: podle b, c:

Existuje stavová veličina vnitřní energie U, pro jejíž přírůstek platí totální diferenciál diferenciální forma (zákon zachování energie) teplo (děj) práce (děj) První zákon termodynamiky

Existuje stavová veličina vnitřní energie U, pro jejíž přírůstek platí (zákon zachování energie) teplo (děj) práce (děj) První zákon termodynamiky

práce systémem vykonaná teplo systémem přijaté Upozornění! práce na systému vykonaná

příklady První zákon termodynamiky

příklady

0 cyklický děj -30 J

experiment statistická fyzika (kinetická teorie plynů) ideálního plynu počet částic Stavová rovnice

experiment statistická fyzika (kinetická teorie plynů) ideálního plynu počet částic n počet molů

Stavová rovnice experiment statistická fyzika (kinetická teorie plynů) ideálního plynu počet částic počet molů

Stavová rovnice ideálního plynu

Kontrola: Jaká je W pro izochorický a izobarický děj?

plyn vykoná práci: my vykonáme práci:

Teplota, tlak a střední kvadratická rychlost

jedna molekula ideálního plynu Kinetická energie posuvného pohybu

jedna molekula ideálního plynu Vnitřní energie a teplota

Tepelné kapacity ideálního plynu

stavová rovnice Tepelné kapacity ideálního plynu

Adiabatické rozpínání ideálního plynu

(a) dělíme druhou rovnici první (b)

Děje vratné a nevratné

Děje vratné a nevratné V ideálním plynu U závisí jen na T.  T = 0  U = 0

Termodynamika: základní pojmy energie(1ZT) entropie(2ZT) Stavové veličiny stavová rovnice rezervoár Stav S termodynamického systému (plynu): Parametry vnější p (tlak) vnitřní V (objem) Teplota T

teplo (vratný děj) Existuje stavová veličina entropie S, pro jejíž změnu platí totální diferenciál diferenciální forma integrující faktor absolutní teplota Druhý zákon termodynamiky I

Změna entropie při izotermickém ději (také platí přibližně pokud je změna teploty malá)

Děje vratné a nevratné

Děje vratné a nevratné

Druhý zákon termodynamiky II vratný děj nevratný děj

Entropie kolem nás: motory? účinnost:

Carnotův motor

Entropie kolem nás: motory

Druhý zákon termodynamiky III S. Carnot (1824) Žádný reálný tepelný motor pracující mezi dvěma lázněmi nemůže mít účinnost vyšší než Carnotův motor, pracující mezi týmiž lázněmi. E. Clausius (1850) [1865: entropie] Není možné vytvořit takové cyklické děje, jejichž jediným výsledkem by bylo odebrání tepla z tepelné lázně a jeho úplná přeměna v práci. Teplo nemůže samovolně přecházet z chladnějšího tělesa na teplejší. Je nemožné přenášet cyklickým procesem teplo z chladnějšího tělesa na teplejší, aniž se přitom jisté množství práce změní na teplo. W. Thomson – Lord Kelvin (1854), M. Planck (1930) Existují adiabaticky nedosažitelné stavy. J. Carathéodory (1909)

? W’W’ Carnotova chladnička práce dodaná obrácený Carnotův motor

Druhý zákon termodynamiky IV S. Carnot (1824) Žádný reálný tepelný motor pracující mezi dvěma dvěma lázněmi nemůže mít účinnost vyšší než Carnotův motor, pracující mezi týmiž lázněmi. !

Druhý zákon termodynamiky IV S. Carnot (1824) Žádný reálný tepelný motor pracující mezi dvěma dvěma lázněmi nemůže mít účinnost vyšší než Carnotův motor, pracující mezi týmiž lázněmi.

Mnohačásticové (makroskopické) systémy popis fenomenologický mikroskopický TERMODYNAMIKA STATISTICKÁ FYZIKA

Statistická fyzika Pravděpodobnost makrostavu je úměrná počtu příslušných mikrostavů.

Statistická fyzika Pravděpodobnost makrostavu je úměrná počtu příslušných mikrostavů.

Statistická fyzika Pravděpodobnost makrostavu je úměrná počtu příslušných mikrostavů. W = 1 W =

Statistická fyzika Pravděpodobnost makrostavu je úměrná počtu příslušných mikrostavů.

Entropie a pravděpodobnost