Termodynamika - homel.vsb. ale02/Fyzika_FAST/Fyzika_FAST_8.pdf · PDF fileTermodynamika teplotní délková (objemová) roztažnost: součinitel teplotní délkové roztažnosti součinitel

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