Termodinamica_Notiuni_fundamentale

7/25/2019 Termodinamica_Notiuni_fundamentale

1/22

Noiuni termodinamice dbaz

Prof. Costin-Ionu Dobrot

COLEGIUL NAIONAL DIMITRIE CANTEMIR ONETI

Septembrie, 2015

http://fizicaliceu.wikispaces.com

Alexandra Balan

Andra Nistor
http://fizicaliceu.wikispaces.com/http://fizicaliceu.wikispaces.com/


2/22

CD @2015

1. Sistem termodinamic. Clasificri2. Parametri de stare

3. Echilibrul termodinamic

4. Procese (transformri) termodinamice.

5. Interaciunea sistemelor termodinamice cu mediul exterior6. Echilibrul termic. Temperatura

7. Ecuaia termic de stare a gazului ideal

Noiuni termodinamice de ba


3/22

CD @2015

Fenomen termic. Termodinamica

Def:Fenomenele termice= fenomenele fizice legate de micarea complet dezordornatnivel molecular.

Exemple

schimbul de cldurdintre corpului, variaia proprietilorfizice (, ) la modificarea temperaturii, trecerea dintr-o stare de agregare nalta

Fenomenele termice sunt studiate ncadrul termodinamicii iteoriei cinetico-moleculare

Termodinamica: studiazfenomenele termice fr sa lua nconsiderare structura intern,corpurilor. Termodinamica studiaz experimental fenomenele n care intervin corpuri maformate dintr-un numrfoarte mare dar finit de molecule sau atomi).

Teoria cinetico-molecular(T.C.M.): studiazfenomenele termice pornind de la structuraOrice corp e format din atomi sau molecule, iarmicrileacestora se supun legilor mecanicii


4/22

CD @2015

1. Sistem termodinamic. Clasificri

Def:Corp macroscopic:corp format dintr-un numr foarte mare dar finit de molecule sau at

Def:Sistem termodinamic: orice corp macroscopic sau ansamblu bine precizat de corpuri m

Exemplu: gaz nchis ntr-un cilindru cu piston mobil

Observaie: Corpurile nconjurtoare care nu facparte din sistemul termodinamic se numesc corpuri

exterioare (mediul exterior).


5/22CD @2015


Def:Sistem termodinamic deschis: schimb energie i substan cu mediul exterior.

Def:Sistem termodinamicnchis: schimb energie cu mediul exterior, dar nu schimb cu mediul exterior.

Def:Sistem izolat (ideal): sistem termodinamic care nu interacioneaz i nu schimb sumediul exterior.

Obs: Cldura (Q) i lucrul mecanic (L) sunt forme ale schimbului de energie ntre sistemtermodinamic i mediul nconjurtor.


6/22CD @2015


Exemple:


7/22CD @2015

2. Parametri de stare

Def: Parametrii de stare: mrimi

fizice care caracterizeaz proprietile

sistemului termodinamic.

Exemple:

Masa, m

Cantitatea de substan,

Volumul, V

Presiunea,p

Temperatura, T Densitatea,

Clasificare:

Parametri extensivi / aditivi ( =

Parametri intensivi (1 = 2 = )

, , , , m V p T


8/22CD @2015


2 2, p T

1 1 1, ,m V

2 , m

1 1 1, ,p T

Clasificare:

Parametri extensivi / aditivi ( =

Parametri intensivi (1 = 2 = ):

1 2

1 2

1 2

m m m

V V V

1

1

1

p

T

Parametri extensivi: Par




Exemple:

Masa, m


Volumul, V

Presiunea,p



9/22

CD @2015


Clasificri:

Parametri de poziie: V

Parametri de for:p

Parametri independeni:pot lua val

Parametri dependeni: se exprim

independeni




Exemple:

Masa, m


Volumul, V

Presiunea,p



10/22

CD @2015

3. Echilibrul termodinamic

Def: Starea de echilibru termodinamic: starea unui sistem termodinamic n care parametri

valori care nu variaz n timp.

Def: Starea de neechilibru termodinamic: starea unui sistem termodinamic n care parame

valori care variaz n timp.

Starea de echilibru termodinamic se reprezint grafic

printr-un punct n coordonatepV, numite coordon

Clapeyron.A

p

pA

VA V


11/22

CD @2015

4. Procese (transformri) termodinamice

Def: Proces termodinamic (transformare de stare): trecerea unui sistem termodinam

echilibru termodinamic n altstare de echilibru termodinamic.

Def:Transformareacvasistatic:transformarea ncare parametrii de stare variaz ntimpnorice moment, sistemul s poatfi considerat nechilibru termodinamic.Obs: Transform

reprezintprin curbe ncoordonatepV.

Def:Transformareanecvasistatic:transformarea ncare sistemul termodinamic trece din

echilibru ntr-o stare final de echilibru fr s treac succesiv prin stri interme

termodinamic.

Def:Transformareareversibil:transformarea care poate avea loc nambele sensuri, sist

trecndprin aceleai striintermediare de echilibru termodinamic.

Def:Transformareaciclic:transformarea ncare starea finala sistemului termodinamic

iniial.


12/22

CD @2015

4. Procese (transformri) termodinamice

Obs:

Procesele necvasistatice sunt ireversibile

Procesele din natursunt ireversibile

Procesele cvasistatice se reprezintprin curbe ncoordonatepV:

1

p

p1

V1 V

2p2

V2

1

p

2a

b

Transformare reversibil Transformare cicli1 a 2 b


13/22

CD @2015

5. Interaciunea sistemelor termodinamice cu mediul exterior

Tipuri de interaciuni

prin contact mecanic:schimb de lucru mecanic (L),

prin contact termic: schimb de cldur (Q),

prin schimb de substan:sisteme deschise (au masa i cantitatea de substan variab

Obs:

Sistemele izolate mecanic i meninvolumul constant (V =cst.). Sistemele izolate adiabatic (izolate termic) nu schimb cldurcu mediul exterior (Q =0


14/22

CD @2015

6. Echilibrul termic. Temperatura

Def: Dou sisteme sunt n contact termic dac sunt izolate de mediul exterior, iar ntre ele e

schimbul de cldur fr a fi posibil schimbul de lucru mecanic.

A B

nveli adiabatic (izolator termic ideal), rigid

Perete rigid, termoconductor

Def: Starea de echilibru termic este starea a dou sau mai multe sisteme aflate n contact te

care nu are loc schimb de cldur.


15/22

CD @2015


Principiul zero al termodinamicii:

ntr-un sistem fizic izolat, format din subsisteme nchiseaflate nechilibru termic, existustare intensiv, numittemperatur empiric, ce are aceeaivaloare ntoate subsistemele.

Principiultranzitivitiiechilibrului termic:

A B C

A B

B C

A , B :, C :

B , C A

:

n echilibru termic t t n echilibru termic

n echilibru termic t t

EMPIRIC: ba


16/22

CD @2015


Def: Termostatul: sistem termodinamic a crui temperatur nu variaz prin contact termic c

Def: Termometrul: sistem termodinamic a crui temperatur variazprin contact termic cufr a influena starea de nclzire a acestora.

Termometrul: msoar temperatura; conine un corp termometric caracterizat printr-o mrim

dependent de temperatur.Termometre cu:

lichid (mercur, alcool);

gaz (aer, azot, hidrogen);

rezistor.

Mrimi termometrice:

lungimea coloanei de lichid;

volumul de gaz lapresiune constant;

presiunea gazului la volum constant;

rezistena electric.


17/22

CD @2015


Tipuri de termometre

V tp tl t

h l b l


18/22

CD @2015


Scri de temperatur

A stabili o scar de msurat temperatura nseamn a stabili o coresponden ntremrimea termometric i temperatura termometrului.

Scara Celsius (scara centigrad)Temperaturi (stri) de reper:

starea de echilibru a apei pure i gheii care se topete la presiune

atmosferic normal: 0 C

starea de echilibru a apei pure i vaporilor apei care fierbe lapresiune atmosferic normal: 100 C.

Scara Fahrenheit

Temperaturi de reper:

0 C 32 F

100 C 212 F

o o

o

9F C 32

K C 273

5

,15T

t

t

t

6 E hilib l i T


19/22

CD @2015


Scri de temperatur

Scara Kelvin (scara termodinamic) a fost stabilit pe baza principiilor termodinamicii i nu

corpului termometric.

n scara Kelvin: - temperatura absolut / temperatura termodinamicTemperaturi de reper:

originea scrii Kelvin: zero absolut (practic nu se poate atinge): 0 K;

punctul triplu al apei reprezint temperatura de echilibru a gheii, apei i vaporilor de ap

S.I.

K (Kelvin)T

Def: Un Kelvin:a 273,16a parte din temperatura termodinamic apunctului triplu al apei.

2 1 2 1 2 1273,15 273,15T T T t t t t T tt

Obs: Variaia temperaturii este aceeai n Kelvin i n grade Celsius

7 E i t i d t l i id l


20/22

CD @2015

Ecuaia termic de stare stabilete dependena ntre parametrii de stare ai gazului aflat ntr-otermodinamic.

pV R

, , , , m V p T

J J8310 8,31 (constanta universal

kmol K mol K R

Ecuaia termic de stare a gazului ideal:




21/22

CD @2015

mpV RT

, , , , m V p T

mp RT

V p pV RT

Ecuaia termic de stare a gazului ideal:




22/22

CD @2015


Caracteristicilemodelului gaz ideal:

Gazul este format dintr-un numrfoarte mare de particule identice (molecule). Dimensiunile moleculelor sunt mici n comparaiecu distanele dintre ele i pot fi

materiale.

Moleculele se afl ntr-o continu micare haotic, iar micarea fiecrei molecule

mecanicii clasice.

Foreleintermoleculare se neglijeaz,moleculele se micliber, traiectoriile lor fiind rec

Ciocnirile dintre molecule i pereiivasului ncare se aflgazul sunt perfect elastice.

Documents

Termodinamica_Notiuni_fundamentale