1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής

Παρουσίαση με θέμα: "1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής
1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής

2 Ο Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος: Q = ΔU + W
Το αποτέλεσμα είναι αφενός να θερμανθεί το αέριο, οπότε θ’ αυξηθεί η εσωτερική του ενέργεια … ΔU + και αφετέρου το αέριο (λόγω της διαστολής του) να μετακινήσει το έμβολο και να παραγάγει έργο. Θυμηθείτε την συμφωνία για τα πρόσημα Q>0, ΔU>0, W>0 W Ο Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος: Q = ΔU + W

3 Είναι αδύνατον να κατασκευαστεί το αεικίνητο πρώτου είδους.
Μια διατύπωση Είναι αδύνατον να κατασκευαστεί το αεικίνητο πρώτου είδους. Τι είναι αυτό; Θα ήταν μια μηχανή (ένα σύστημα) που θα μπορούσε να παράγει έργο χωρίς να παίρνει ενέργεια έξωθεν (από το περιβάλλον) και χωρίς να μειώνεται η εσωτερική της ενέργεια. Θα μπορούσε δηλαδή να παράγει έργο εκ του μηδενός!

4 Όταν δεν παράγεται έργο
Το αέριο βρίσκεται σε δοχείο με ακλόνητα τοιχώματα, οπότε δεν μπορεί να διασταλεί (ισόχωρη μεταβολή). Q Τότε του προσφέρεται θερμότητα και αυτό έχει ως μοναδικό αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας (και συνεπώς της θερμοκρασίας) του αερίου. ΔU Το αέριο θερμαίνεται μόνο με ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Γράφουμε: Q = ΔU + 0 → Q=ΔU

5 Όταν η θερμοκρασία μένει σταθερή
Το αέριο βρίσκεται σε συνθήκες κατά τις οποίες η θερμοκρασία του δεν μπορεί να μεταβληθεί. Q→ Τ W Η θερμότητα που του προσφέρεται δεν μεταβάλλει την εσωτερική του ενέργεια, άρα ούτε τη θερμοκρασία του. Τ Το σύστημα παράγει έργο Δηλαδή το σύστημα παίρνει θερμότητα αλλά δεν θερμαίνεται!! Γράφουμε: Q=0+W → Q=W

6 Όταν δεν υπάρχει θερμότητα (Ι)
Το αέριο έχει θερμοκρασία Τ1 και βρίσκεται σε δοχείο το οποίο έχει πλήρως θερμομονωμένα τοιχώματα. Q=0 T1 W Το έμβολο σύρεται προς τα έξω (εκτόνωση) και παράγεται έργο. T2 < T1 Στο σύστημα δεν μπαίνει ενέργεια, άρα το έργο παράγεται εις βάρος της εσωτερικής του ενέργειας η οποία μειώνεται. Άρα μειώνεται και η θερμοκρασία τού αερίου, δηλαδή T2 < T1 Δηλαδή το αέριο ψύχεται χωρίς να χάσει θερμότητα!! Γράφουμε: 0=ΔU+W → ΔU = -W

7 Όταν δεν υπάρχει θερμότητα (ΙΙ)
T1 Q=0 Το αέριο έχει θερμοκρασία Τ1 και βρίσκεται σε δοχείο το οποίο έχει πλήρως θερμομονωμένα τοιχώματα. F Σπρώχνοντας το έμβολο προσφέρουμε στο σύστημα έργο. W→ T2 > T1 Δx Το αποτέλεσμα είναι να αυξηθεί η εσωτερική ενέργεια του αερίου και, συνεπώς, η θερμοκρασία του. T2 >T1 F Δηλαδή το αέριο θερμαίνεται χωρίς να πάρει θερμότητα!! Γράφουμε: 0 = ΔU+W → ΔU = -W

8 Μια διατύπωση για λίγους
Κοιτάξτε το σχήμα → Το σύστημα πηγαίνει από την κατάσταση Α (αρχική) στην κατάσταση Β (τελική). Αυτό μπορεί να γίνει με άπειρους τρόπους. Ας πούμε με τον ΑΒ και τον ΑΓΒ. Για τον ΑΒ: ΔUAB = QAB – WAB Για τον ΑΓΒ: ΔUΑΓΒ = QΑΓΒ – WΑΓΒ Όμως ΔUAB = ΔUΑΓΒ Δηλαδή QAB - WAB = QΑΓΒ – WΑΓΒ Σε κάθε μεταβολή ενός συστήματος η διαφορά Q-W είναι ανεξάρτητη από τον τρόπο που γίνεται η μεταβολή. Εξαρτάται ΜΟΝΟΝ από την αρχική και τελική κατάσταση της μεταβολής αυτής.

9 adiabatic isothermal