Click here to load reader
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Termodynamika
termodynamickteplota:
jednotka:1K(kelvin)=1/273,16sttermodynamick
teplotytrojnhoboduvody(273,16K=0,01oC).
0oC=273,15K
dalteplotnstupnice:
Fahrenheit Celsius
96F teplotazdravho 0Ctnvody
lidskhotla
0F teplotasmsiledu, 100Cvarvody
vodyachloriduamonnho
Stavyhmoty
T [K ]=t [ 0 C ]273,15
WilliamThomsonlordKelvin(18241907)
T [K ]= t [ 0 C ]
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=States_of_Matter
Termodynamika
teplotndlkov(objemov)roztanost:
souinitelteplotndlkovroztanosti
souinitelteplotnobjemovroztanosti(propevnltky)
aplikace:dilatanspry,prunkolenaparovod,
menteploty
termodynamickteplota:
jednotka:1K(kelvin)=1/273,16sttermodynamick
teplotytrojnhoboduvody(273,16K=0,01oC).
0oC=273,15K
Stavyhmoty
T [K ]=t [ 0 C ]273,15
WilliamThomsonlordKelvin(18241907)
[K1]Al 2,4x105
Cu 1,7x105
Ag 1,9x105
W 0,4x105
Fe 1,2x105
beton1,0x105
l=l0 1T
T [K ]= t [ 0 C ]
V=V 0 1T
=3
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=States_of_Matter
Termodynamika
teplotndlkov(objemov)roztanost:
souinitelteplotndlkovroztanosti
souinitelteplotnobjemovroztanosti(propevnltky)
aplikace:dilatanspry,prunkolenaparovod,
menteploty
termodynamickteplota:
jednotka:1K(kelvin)=1/273,16sttermodynamick
teplotytrojnhoboduvody(273,16K=0,01oC).
0oC=273,15K
Stavyhmoty
T [K ]=t [ 0 C ]273,15
WilliamThomsonlordKelvin(18241907)
[K1]Al 2,4x105
Cu 1,7x105
Ag 1,9x105
W 0,4x105
Fe 1,2x105
beton1,0x105
l=l0 1T
T [K ]= t [ 0 C ]
V=V 0 1T
=3
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=States_of_Matter
Termodynamika
[K1]Al 2,4x105
Cu 1,7x105
Ag 1,9x105
W 0,4x105
Fe 1,2x105
beton1,0x105
Normastanovmaximlnvzdlenostdilatanchspr
vkonstrukcizprosthobetonuna10m.Spotte,okolikseprodlou10mbetonovdeskapizmnteplotyz20oCna+40oC.
[6mm]
TeploQ[J]
Mrntepelnkapacitystavebnchmateril
penosenergiemezi2termodynamickmisystmy
nap.pirozdlnteplot,fzovmpechodu
teplo skupenskteplotn skupenskteplovaru
mrntepelnkapacitac[Jkg1K1]
(upevnchltekakapalinnetebarozliovatcp>c
V)
mrnskupenskteplotnlt[Jkg1]
(led:333700Jkg1)
mrnskupenskteplovarulv[Jkg1]
tepelnkapacita(kalorimetru,...)[JK1]
Q=mcT Qt=ml t Qv=mlv
C=QT
http://stavba.tzb-info.cz/docu/tabulky/0000/000086_katalog.html
TeploQ[J]
Bazn,ktermtvarkvdrudlky5m,ky2,5mahloubky1,5m,senaplnvodou,kteroujetebaohtz10Cna22C.Vodavbaznuseohejenapoadovanouteplotuza12hpiinnostiohvaevody85%.Vodamhustotu1000kgm3amrnoutepelnoukapacitu4180Jkg1K1.Uretevkonohvaevody.
TeploQ[J]
Mrntepelnkapacitystavebnchmateril
mrntepelnkapacitac[Jkg1K1]
(upevnchltekakapalinnetebarozliovatcp>c
V)
mrnskupenskteplotnlt[Jkg1]
(led:333700Jkg1)
mrnskupenskteplovarulv[Jkg1]
tepelnkapacita(kalorimetru,...)[JK1] C=QT
kalorimetrickrovnice
nap.tnleduvkalorimetrusvodou:
Q=ml cl 0t lml ltml cv t0=C tvt mv cv t vt
http://stavba.tzb-info.cz/docu/tabulky/0000/000086_katalog.html
IdelnplynVlastnostiplynusoustavavelkhopotuvolnchstic(atom,molekul)
srkysticmezisebouasestnamindobydokonaleprun
(zachovnhybnostiakinetickenergie)
nhodnpohybstic,dnsmrnenpreferovn
stavovveliiny:p,V,T,n(ltkovmnostv)[mol]
definicemolu:Moljeltkovmnostv,kterobsahujetolikelementrnchjedinc,kolikjeatomobsaenchve12guhlku12C.
Avogadrovakonstanta:NA=6,022x1023mol1
stavovrovnice:
R=8,314Jmol1K1(molrnplynovkonstanta)
molrnhmotnost[kgmol1]:
molrntepelnkapacitapistlmobjemuCmV
[Jmol1K1]:
molrntepelnkapacitapistlmtlakuCmp
[Jmol1K1]:
M=mn
Q=nC mV T
Q=nC mpT
pV=n RT
Cmp=CmVR
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Gas_Properties
Kinetickteorieidelnhoplynu
tlakplynu: stednkvadratickrychlost:
termodynamickteplota:
Boltzmannovakonstanta:kB=1,38x1023JK1
vnitnenergie:
(projednoatomovmolekuly)
obecnvztahprovnitnenergii:
nvpoetstupvolnosti1molekuly:
jednoatomovmolekuly
dvouatomovmolekuly
tavceatomovmolekuly
p=13
NV
m vk2
vk=i=1N vi2NT=
N3n R
m vk2=
N A3 R
m vk2=
13kB
m vk2
U=Nnv2
kB T=nnv2
R T
U=i=0N 1
2m vi
2=N12
m vk2=N
32
k B T=n32
RT
nv=3 CmV=32
R U=32
n R T
nv=5 C mV=52
R U=52
n RT
nv=6 C mV=3 R U=3 n R T
Termodynamika
prceplynu:
1.vtatermodynamiky:
(zkonzachovnenergie)
TeploQdodanplynusespotebujenaprstekvnitnenergieplynuUanaprciA,kterouplynvykon.
2.vtatermodynamiky:
Teplonemepistykudvoutlesrznchteplotsamovolnpechzetztlesachladnjhonatlesoteplej.
A=V 1V 2
p dV dA=F ds=p S ds=p dV
p
V0
P1
P2
V1 V2dV
Q=UA U=nCmV T
Djevplynech
Djevplynech
stavovrovniceproidelnplyn:
dj konst. zkon 1.vtatermodynamiky
izotermick T=konst.
izobarick p=konst.
izochorick V=konst.
adiabatick Q=0
pV=n RT n=konst.
pV=konst.p1 V 1=p2 V 2
V /T=konst.V 1/T 1=V 2 /T 2
p /T=konst.
p1/T 1=p2/T 2pV =konst.p1 V 1
=p2 V 2
U=0
Q=A
Q1=A10 U=0A= pV 2V 1
A=0
Q=U Q=n C mV T
Q=0 U=A=Cmp /CmV=12 /nv
p
V
izoterma
http://www.walter-fendt.de/ph14cz/gaslaw_cz.htm
Djevplynech
Djevplynech
stavovrovniceproidelnplyn:
dj konst. zkon 1.vtatermodynamiky
izotermick T=konst.
izobarick p=konst.
izochorick V=konst.
adiabatick Q=0
pV=n RT n=konst.
pV=konst.p1 V 1=p2 V 2
V /T=konst.V 1/T 1=V 2 /T 2
p /T=konst.
p1/T 1=p2/T 2pV =konst.p1 V 1
=p2 V 2
U=0
Q=A
Q=UA Q=n CmpTA= pV 2V 1
A=0
Q=U Q=n C mV T
Q=0 U=A=Cmp /CmV=12 /nv
p
V
izobara
http://www.walter-fendt.de/ph14cz/gaslaw_cz.htm
Djevplynech
Djevplynech
stavovrovniceproidelnplyn:
dj konst. zkon 1.vtatermodynamiky
izotermick T=konst.
izobarick p=konst.
izochorick V=konst.
adiabatick Q=0
pV=n RT n=konst.
pV=konst.p1 V 1=p2 V 2
V /T=konst.V 1/T 1=V 2 /T 2
p /T=konst.
p1/T 1=p2/T 2pV =konst.p1 V 1
=p2 V 2
U=0
Q=A
Q=UA Q=n CmpTA= pV 2V 1
A=0
Q=U Q=n C mV T
Q=0 U=A=Cmp /CmV=12 /nv
p
V
izochora
http://www.walter-fendt.de/ph14cz/gaslaw_cz.htm
Djevplynech
Djevplynech
stavovrovniceproidelnplyn:
dj konst. zkon 1.vtatermodynamiky
izotermick T=konst.
izobarick p=konst.
izochorick V=konst.
adiabatick Q=0
Poissonovakonstanta
pV=n RT n=konst.
pV=konst.p1 V 1=p2 V 2
V /T=konst.V 1/T 1=V 2 /T 2
p /T=konst.
p1/T 1=p2/T 2pV =konst.p1 V 1
=p2 V 2
U=0
Q=A
Q=UA Q=n CmpTA= pV 2V 1
A=0
Q=0 U=A=Cmp /CmV=12 /nv
http://www.walter-fendt.de/ph14cz/gaslaw_cz.htm
Djevplynech
Vdokonaleutsnnmstnostipravohlchrozmr(dlka4m,ka5m,vka2,5m)zvmeteplotuz15Cna25C.Kolikrtsezv(nebosn)tlakvzduchuvmstnosti?Jakbudeprceplynu,zmnajehovnitnenergieateplododanplynu?Pedpokldejte,evzduchjeidelnplyn.
Carnotvcyklus
idelntepelnstroj:
pracovnltkaidelnplyn,n=konst.(dnniky)
dokonaletepelnizolovn(nulovztrtytepla)
ohvakonst.teplotaT1dodvpracovnltceteploQ
1
chladikonst.teplotaT2pijmodprac.ltkyteploQ
2
ohvaachladidokonalepipojenkprac.ltce,pp.dokonaleizolovn
cyklus:
I.izotermickexpanze
II.adiabatickexpanze
III.izotermickkomprese
IV.adiabatickkomprese
=1T 2T 1
NicolasLonardSadiCarnot(17961832)
Q1=Q I=AI0 U I=0
Q II=0 AII=U II0
Q2=QIII=AIII0 U III=0
Q IV=0 AIV=U IV=AII0
Carnotvcyklus
i
pracovnltkaidelnplyn,n=
dokonaletepelnizolovn(nul
ohvakonst.teplotaT1dodvpra
chladikonst.teplotaT2pijm
ohvaachladidokonalepipojenkprac.ltce,pp. izolovn
cyklus:
I.izotermickexpanze
II.adiabatickexpanze
III.izotermickkomprese
IV.adiabatickkomprese
=1T 2T 1
NicolasLonardSadiCarnot(17961832)
Q1=Q I=AI0 U I=0
Q II=0 AII=U II0
Q2=QIII=AIII0 U III=0
Q IV=0 AIV=U IV=AII0
=140273,15120273,15
=0,20
=AIAIII
Q1=
AQ1
ObrcenCarnotvcyklus
kompresorovchladnika:
T2:vparnkvypaovnpracovnkapaliny
skupenskteplovypaovn(vnitekledniky)
kompresorvytlakkondenzace(T1)
skupenskteplokondenzan(okolledniky)
ObrcenCarnotvcyklus
Motorchladnikymvkon200 W.Vypotejtejejidelnchladcfaktor,jestlieteplotauvnitchlazenhoprostoruje275 Ka vn300 K.Jakje maximlnteplo,ktermebtodebrnoz chlazenhoprostoruza10 min? Kolikvodybytatochladnikadokzalazadanasochladit?
ObrcenCarnotvcyklus
tepelnerpadlo:v