Upload
brandy
View
52
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kinetyczna teoria gazów. Liczba Avogadra. Jeden mol to liczba atomów w próbce węgla –12 o masie 12 g. Liczba Avogadra:. N A = 6.02*10 23 mol -1. masa molowa. liczba Avogadra. Masa próbki. Liczba moli. Liczba cząsteczek. masa molowa. liczba Avogadra. Gaz doskonały. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Kinetyczna teoria gazów
Liczba Avogadra
Masa próbki
Liczba moli
Liczba cząsteczek
masa molowa
masa molowa liczba Avogadra
liczba Avogadra
Jeden mol to liczba atomów w próbce węgla –12 o masie 12 g.
NA = 6.02*1023 mol-1
Liczba Avogadra:
Gaz doskonały
Równanie stanu gazu doskonałego:
pV = nRT
p – ciśnienie
V – objętość
n – liczba moli
T – temperatura
R = 8.31 J/(mol K) – stała gazowa
Rozprężanie i sprężanie izotermiczne
p = nRT/V
zbiornik cieplny
W
Q
T = const
T = const
V
p
P
K
T = 300 K
T = 310 K
T = 320 K
Praca w przemianie izotermicznej
dW = Fds = p(Sds) = pdV
końo
pocz
V
VpdVdWW
p = nRT/V
konc
pocz
konc
pocz
V
V
V
V V
dVnRTdV
V
nRTW
pocz
końo
V
VnRTW ln ln – logarytm naturalny
Praca w przemianie izochorycznej
końo
pocz
V
VpdVdWW
W = 0
Przemiana izochoryczna – przemiana przy stałej objętości
zbiornik cieplny
W
Q
V = const
T = const
Praca w przemianie izobarycznej
końo
pocz
V
VpdVdWW
Przemiana izobaryczna – przemiana przy stałym ciśnieniu
zbiornik cieplny
W
Q
p = const
T = const
)( poczkonc
V
VVVpdVpW
końo
pocz
Przemian adiabatyczna
Przemiana adiabatyczna – przemiana bez wymiany ciepła z otoczeniem.
W
izolacja cieplna
pV = const
p = nRT/V
(nRT/V )V = const
TV = const
Silniki cieplne
Silnik cieplny to urządzenie, które ze swojego otoczenia pobiera energię w postaci ciepła i wykonuje użyteczną pracę.
Podstawowe znaczenie dla działania silnika ma substancja robocza – woda (para, ciecz), mieszanka benzyny, gaz.
Silniki parowy
Silniki parowy
Ok. 80% elektryczności na świecie jest wytwarzane przez turbiny parowe.
Silniki benzynowy
Silniki benzynowy
Silnik idealny
Można analizować pracę silników rzeczywistych na podstawie działania silnika idealnego. W silniku idealnym wszystkie przebiegające procesy są odwracalne i nie ma strat związanych z z tarciem lub turbulencjami.
Cykl Carnota
Praca w cyklu Carnota
I zasada termodynamiki:
W cyklu zamkniętym:
Ew = Ewkonc – Ewpocz = Q - W
Ew = 0
W = Q - praca w cyklu
W = |Qh| - |Qc|
Sprawność w cyklu Carnota
Celem każdego silnika jest zamiana na pracę jak największej ilości pobranej energii |Qh|
Sprawność dowolnego silnika:
hQ
W
nadostarczno energia
uzykana energia
h
c
h
ch
h Q
Q
Q
Q
W
1
Sprawność silnika Carnota:
h
c
T
T1
Sprawność silników rzeczywistych
h
c
T
T1 = 1 dla Tc -> 0 albo Th-> inf
W silnikach rzeczywistych < 100% i jest mniejsza niż sprawność silnika Carnota.całkowita energia paliwa = straty w chłodnicy + energia pobierana przez silnik + ciepło wydalane ze spalinami
100 % 36 % 26 % 38 %
energia pobierana przez silnik = energia zużyta na przyśpieszanie + tarcie przy toczeniu się kół + energia oprzyrządowania
26 %
+ straty przy jeździe na luzie + opór powietrza + układ przenoszenia mocy
3 % 6 % 3 %
4 % 7 % 3 %
Chłodziarka
Chłodziarka przenosi ciepło z wnętrza chłodziarki na zewnątrz chłodziarki. W tym celu należy wykonać pracę nad substancją roboczą.
Chłodziarka
Współczynnik wydajności
W
QK L
nadostarczno energia
odebrana energia
K = 2.5 – klimatyzator pokojowy
K = 5 – lodówka domowa
Przemiany nieodwracalne
Przemiana nieodwracalna – nie można odwrócić jej kierunku za pomocą niewielkich zmian w otoczeniu.
Entropia i strzałka czasu
Większość procesów odbywa się naturalnie w jednym kierunku, a nigdy w kierunku przeciwnym. O kierunku nie decyduje energia lecz zmiana entropii układu.
Przemiana nieodwracalna w układzie zamkniętym powoduje wzrost entropii S układu – nigdy jej spadek.
Niższa entropia układu – ‘przeszłość’Wyższa entropia układu – ‘teraźniejszość’ lub ‘przyszłość’.
Wzrost entropii wyznacza kierunek przebiegu zdarzeń - strzałkę czasu.
Entropia i strzałka czasu
Zmiana entropii
Zmiana entropii układu Skonc – Spocz dla przemiany, która przeprowadza układ od stanu początkowego P do stanu końcowego K, wynosi:
konc
pocz
poczkonc T
dQSSS
Q – ciepło pobierane lub oddawane przez układ w trakcie procesu
T – temperatura układu w kelwinach
Druga zasada termodynamiki
Entropia układu zamkniętego wzrasta w przemianach nieodwracalnych i nie zmienia się w przemianach odwracalnych. Entropia nigdy nie maleje.
S 0
Statystyczne spojrzenie na entropię
nL nP W
4 0 1
3 1 4
2 2 6
W – wielokrotność: ilość sposobów realizacji danej konfiguracji
L P
Statystyczne spojrzenie na entropię
Stan ‘zdezorganizowany’ ma większą wielokrotność (prawdopodobieństwo) niż stan ‘zorganizowany’.
Prawdopodobieństwo z entropią połączył Ludwig Boltzmann: entropia jest miarą nieuporządkowania.
stan ‘zorganizowany’ stan ‘zdezorganizowany’
Wzór Boltzmanna na entropię
II zasada termodynamiki jest wynikiem tego, że stan niezorganizowany ma największe prawdopodobieństwo. Kierunek procesów w przyrodzie przebiega od ‘uporządkowania’ do ‘nieuporządkowania’.
Wzór Boltzmanna na entropię
Śmierć termiczna Wszechświata
W wyniku wzrostu entropii (wzrostu ‘nieuporządkowania’), Wszechświat może osiągnąć stan maksymalnej entropii (równomiernego rozkładu energii). W stanie równowagi termodynamicznej nie będzie możliwe wykonanie żadnej pracy i nastąpi śmierć Wszechświata.
horyzont czasowy śmierci Wszechświata:
rozpad czarnych dziur ~ 10100 lat
?