ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

2 Θερμοδυναμικό σύστημα Ιδανικά αέρια Κινητική θεωρία
21/11/2018 Θερμοδυναμικό σύστημα Ιδανικά αέρια Κινητική θεωρία Καταστατική εξίσωση Νόμοι αερίων

3 21/11/2018 ΣΥΣΤΗΜΑ Είναι ένα σύνολο.

4 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ
21/11/2018 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Θερμοδυναμικό σύστημα είναι ένα οποιοδήποτε σώμα το οποίο ανταλλάσει ενέργεια με το περιβάλλον ή με άλλα σώματα.

5 21/11/2018 ΑΔΙΑΒΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ένα θερμοδυναμικό σύστημα είναι αδιαβατικό, αν η κατάσταση ισορροπίας του συστήματος μεταβάλλεται μόνο με συναλλαγή μηχανικού έργου με το περιβάλλον.

6 21/11/2018 Σύμβαση Όταν από ένα σύστημα αποδίδεται έργο προς το περιβάλλον, θεωρείται θετικό, ενώ όταν το έργο προσδίδεται από το περιβάλλον προς το σύστημα, θεωρείται αρνητικό. Όταν από ένα σύστημα αποδίδεται θερμότητα προς το περιβάλλον, θεωρείται αρνητική, ενώ όταν η θερμότητα προσδίδεται από το περιβάλλον προς το σύστημα, θεωρείται θετική.

7 ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
21/11/2018 ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Ένα θερμοδυναμικό σύστημα λέμε ότι βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας όταν σε όλη τη μάζα του επικρατεί η ίδια πίεση P και η ίδια θερμοκρασία T.

8 21/11/2018 ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Θερμότητα είναι η μορφή ενέργειας που υψώνει ή μειώνει τη θερμοκρασία των σωμάτων.

9 21/11/2018 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Η θερμοκρασία ορίζεται με διάφορους τρόπους, ένας από αυτούς είναι ως μέτρο του πόσο ζεστό ή κρύο είναι ένα αντικείμενο. Η θερμοκρασία ενός αερίου είναι ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων του.   Το απόλυτο μηδέν είναι η θερμοκρασία στην οποία σταματάει κάθε κίνηση μορίου.

10 21/11/2018 Η θερμοκρασία είναι μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων ενός αερίου

11 21/11/2018 ΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Λέγεται η ενέργεια που έχει ένα σώμα η οποία ισούται με το άθροισμα των κινητικών ενεργειών των μορίων και των ατόμων που συνιστούν την ύλη του σώματος.

12 21/11/2018 ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Όταν δεν υπάρχει καθαρή ανταλλαγή ενέργειας, με τη μορφή θερμότητας, μεταξύ δύο συστημάτων, λέμε ότι βρίσκονται σε θερμική ισορροπία.

13 ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ
21/11/2018 ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ Δύο συστήματα σε θερμική ισορροπία πρέπει να έχουν την ίδια θερμοκρασία.

14 ΜΗΔΕΝΙΚΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΩΜΑ
21/11/2018 ΜΗΔΕΝΙΚΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΩΜΑ Όταν δύο θερμοδυναμικά συστήματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία με ένα τρίτο, τότε βρίσκονται και μεταξύ τους σε θερμική ισορροπία.

15 Το σώμα Α βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με το Β.
21/11/2018 Το σώμα Α βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με το Β. Το σώμα Β βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με το C. Επομένως τα σώματα Α και C βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Αν ερχόταν σε επαφή, δε θα υπήρχε καθαρή μεταφορά θερμότητας.

16 21/11/2018 ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος είναι ίση με το άθροισμα των πάσης φύσεως ενεργειών των στοιχειωδών σωματιδίων (ατόμων, μορίων κ.λπ.) από τα οποία αποτελείται το σώμα. Στην εσωτερική ενέργεια δε συμπεριλαμβάνεται η μηχανική ενέργεια του σώματος όπως τη γνωρίζουμε από τη Μηχανική. Για την εσωτερική ενέργεια ενός σώματος χρησιμοποιούμε το σύμβολο U. Η μονάδα μέτρησης είναι το Joule (J) όπως και για τις άλλες μορφές ενέργειας.

17 ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ
21/11/2018 ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Οι μεταβλητές που περιγράφουν την κατάσταση ενός αερίου είναι: Πίεση (P) Όγκος (V) Θερμοκρασία (T) Μάζα - Moles (n)

18 Οι ανωτέρω μεταβλητές ονομάζονται θερμοδυναμικές μεταβλητές και δε μπορεί να έχουν τυχαίες και ανεξάρτητες μεταξύ τους τιμές. Για μια δεδομένη κατάσταση αερίου οι ανωτέρω μεταβλητές συνδέονται με τη σχέση: όπου R σταθερά που έχει τιμή: Από την ανωτέρω σχέση, που ονομάζεται και καταστατική εξίσωση, φαίνεται ότι για δεδομένη μάζα αερίου (n=σταθερό) δύο μόνο από τις μεταβλητές P, V, T είναι ανεξάρτητες, η τρίτη παίρνει τιμές ώστε να ικανοποιείται η καταστατική εξίσωση.

19 Η πίεση μειώνεται με ψύξη, μείωση της μάζας ή αύξηση του όγκου
21/11/2018 Η πίεση μειώνεται με ψύξη, μείωση της μάζας ή αύξηση του όγκου

20 Θερμόμετρο σταθερού όγκου αερίου
Η φυσική ιδιότητα που χρησιμοποιούμε στο θερμόμετρο αυτό είναι μεταβολή της πίεσης συναρτήσει της θερμοκρασίας για σταθερό όγκο του αερίου. 21/11/2018 Καθώς το αέριο θερμαίνεται από το σύστημα του οποίου τη θερμοκρασία θέλουμε να μετρήσουμε, (στο οποίο τοποθετούμε το βολβίσκο του θερμομέτρου), αυξάνεται η πίεσή του και το ύψος της στήλης του υδραργύρου. Αν το αέριο ψυχθεί τότε η πίεσή του ελαττώνεται και επομένως μειώνεται το ύψος της στήλης του υδραργύρου. Τον όγκο του αερίου του θερμομέτρου το διατηρούμε σταθερό, μεταβάλλοντας κατάλληλα το ύψος του γυάλινου σωλήνα στα δεξιά ο οποίος περιέχει τον υδράργυρο. Θέλουμε να μετρήσουμε τη θερμοκρασία ενός συστήματος στο οποίο όταν βυθίζουμε το βολβίσκο του θερμομέτρου και μετά την αποκατάσταση θερμικής ισορροπίας, το ύψος h είναι ίσο με 67mm. Σημείωση: Η ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου βρίσκεται στο προκαθορισμένο σημείο σε θερμοκρασία αερίου 0 oC και πίεση ίση με την ατμοσφαιρική.

21 21/11/2018 Οι κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης (Κ.Σ.) είναι ΤC= 0o C ή ισοδύναμα T= 273 K και P=1 atm ή ισοδύναμα Pa.

22 21/11/2018 Σας ευχαριστώ!