Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Θερμοδυναμική Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

θερμοδυναμικό σύστημα; Τι είναι ένα θερμοδυναμικό σύστημα; Ως σύστημα θεωρούμε ένα τμήμα του φυσικού κόσμου, που διαχωρίζεται από τον υπόλοιπο κόσμο με πραγματικά ή νοητά τοιχώματα. Ως θερμοδυναμικό σύστημα θεωρούμε το σύστημα εκείνο, για την περιγραφή του οποίου χρησιμοποιούνται και θερμοδυναμικά μεγέθη, όπως θερμοκρασία, θερμότητα, εσωτερική ενέργεια κλπ. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Για να περιγράψουμε τη συμπεριφορά μιας ποσότητας αερίου χρειάζεται να γνωρίζουμε τις τιμές των φυσικών μεγεθών: πίεση (p), όγκος (V ), θερμοκρασία (Τ ). Τα μεγέθη αυτά είναι οι θερμοδυναμικές μεταβλητές του ιδανικού αερίου. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Ένα θερμοδυναμικό σύστημα είναι σε θερμοδυναμική ισορροπία, όταν οι θερμοδυναμικές μεταβλητές που το περιγράφουν έχουν την ίδια τιμή σε όλη την έκταση του αερίου και δεν υπάρχει ροή ύλης ή ενέργειας στο σύστημα. Κατάσταση μη ισορροπίας p0, ρ0, Τ0 p1, ρ1, Τ1 Κατάσταση ισορροπίας Β Κατάσταση ισορροπίας Α Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Η κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός συστήματος μπορεί να παρασταθεί γραφικά με ένα σημείο. p p1 Β Α p0 Τ0 Τ1 Τ Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Αντιστρεπτές μεταβολές Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές. Αντιστρεπτή ονομάζουμε εκείνη τη μεταβολή κατά την οποία υπάρχει δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση, μέσα από διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας. Οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Πραγματοποίηση αντιστρεπτής μεταβολής Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Αρχική κατάσταση Α Τελική κατάσταση Β p F .B A .A B V Αυτή η μεταβολή δεν μπορεί να παρασταθεί σε διάγραμμα. Παριστάνονται ως σημεία Α και Β μόνο η αρχική και η τελική κατάσταση. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Μια αντιστρεπτή μεταβολή παριστάνεται με μια συνεχή γραμμή. p .B Α .A B V Κάθε αντιστρεπτή μεταβολή είναι μια "αργή" διαδικασία. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Συνοπτικά, οι προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες προσεγγίζουμε μια αντιστρεπτή μεταβολή είναι η μεταβολή να πραγματοποιείται πολύ αργά σε σχέση με τους χρόνους αποκατάστασης ισορροπίας, ώστε το σύστημα να διέρχεται από διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας και να μην υπάρχουν απώλειες ενέργειας. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Έργο παραγόμενο από αέριο κατά τη διάρκεια μεταβολών όγκου. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr ΔW = F.Δx F = p.A Δx ΔW = p.A.Δx F ΔW = p.ΔV p .B ΔW A. V1 V V1+ΔV Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Υπολογισμός έργου από γραφική παράσταση p – V. .B A. WΑΒ Vα V Vτ Το έργο ενός αερίου σε μια αντιστρεπτή μεταβολή αριθμητικά είναι ίσο με το εμβαδόν της επιφάνειας που περικλείεται από τη γραμμή του διαγράμματος και τον οριζόντιο άξονα σε γραφ. παράσταση p – V. Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Διερεύνηση της σχέσης W =p.ΔV Αν ΔV>0 Vτ-Vα>0 Vτ>Vα (εκτόνωση) τότε W>0 (έργο θετικό) (μεταφορά ενέργειας από το αέριο στο περιβάλλον) Αν ΔV<0 Vτ-Vα<0 Vτ<Vα (συμπίεση) τότε W<0 (έργο αρνητικό) (μεταφορά ενέργειας από το περιβάλλον στο αέριο) Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Εφαρμογή Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr

Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr Ένα αέριο υφίσταται τις μεταβολές που φαίνονται στην παρακάτω γραφική παράσταση p-V. Να υπολογίσετε το έργο κατά τις μεταβολές ΑΒ, ΒΓ, ΑΒΓ και ΓΒΑ. V /m3 10-3 4.10-3 2.10-3 p/ 105 2.105 Α Β Γ Μερκ. Παναγιωτόπουλος - Φυσικός www.merkopanas.blogspot.gr