Temperatura

Termodynamika
Kinetyczno-molekularna teoria
budowy gazu
Energia wewnętrzna układu
(ciała)
• Energia chaotycznego ruchu atomów i
cząsteczek (ruchu postępowego, obrotów i
drgań) - dodatnia
• Energia oddziaływań między
atomami i cząsteczkami (energia
potencjalna) - ujemna
A czym jest ciepło ?
To energia, która przepływa między
ciałami różniącymi się temperaturą,
jeżeli są w kontakcie
Temperatura
jest miarą
średniej energii chaotycznego ruchu
cząstek
Przekazywanie ciepła
Ruchy Browna i teoria
kinetyczna gazu
http://www.zamkor.pl/programy%20fizyka%20liceum/
ruchybrowna/ruchy_browna.html
Termometr gazowy
Wyższa temperatura oznacza
szybsze ruchy cząsteczek, co
daje wyższe ciśnienie
(jeśli objętośc się nie zmienia)
Temperatura bezwzględna
 
TK   T C  273
0
Co to jest gaz doskonały
Ciśnienie na ścianki
Zmiana pędu↔działanie siły
Ciśnienie na ścianki
śred
sred
Temperatura miarą energii
kinetycznej
Temperature and Absolute Zero
2
mv
3
 kT
2
2
Równanie stanu gazu doskonałego
2
mv
3
 kT
2
2
2 N 1
2
p
mv

3 V  2
p  nkT
pV
 Nk  n moli  N A k  n moli R
T
k-stała Boltzmana, R-uniwersalna stała gazowa
Stała Avogadry NA=6.02 x 1023 czastek/mol
Przemiany gazowe
V=const
T=const
P=const
Równanie stanu gazu
rzeczywistego
van der Waals Coefficients
a (Pa m3)
b(m3/mol)
Helium
3.46 x 10-3
23.71 x 10-6
Neon
2.12 x 10-2
17.10 x 10-6
Hydrogen
2.45 x 10-2
26.61 x 10-6
Carbon dioxide
3.96 x 10-1
42.69 x 10-6
Water vapor
5.47 x 10-1
30.52 x 10-6
Gas
Rzeczywiste prędkości cząstek
f(v)=N(v)/N
Predkość v
I zasada termodynamiki
Ciepło dostarczone
do układu
dodatnie
Praca wykonana
przez układ
dodatnia
Q  U  W
Przeliczanie kalorii na dżule
1 cal=4,19 J
Inny przykład przemian energii
Praca w przemianach gazowych
Tłok o powierzchni A
Praca w przemianach gazowych
F
Ciepło właściwe w przemianie
izochorycznej
Ekinetyczna
Ciepło właściwe w przemianie
izobarycznej
Ciepło właściwe wodoru
Brak drgań,brak
obrotów
f=3
Możliwe drgania
(Epotencjalna+Ekinetyczna)
f=7
Możliwe obroty
f=5
Na każdy
stop. swob.
kT/2
Zasada ekwipartycji energii
• Na każdy stopień swobody cząsteczki
gazu przypada ta sama energia kT/2
• Związek zasady ekwipartycji energii z
ciepłem właściwym wodoru w różnych
temperaturach
Izochory, izobary…
Izotermy i adiabaty
Adiabata
Izoterma
dla T1
Izoterma
dla T2
pV  const

pV  const
  Cp / CV
A inne możliwości?
Adiabatyczne rozprężanie do
próżni nie zmienia temperatury
Gaz
Czy jest to przemiana izotermiczna?
Próżnia
Izotermy
gazu
doskonałego
i gazu
rzeczywistego
Cykl Carnota
Izotermiczne
rozprężanie
Adiabatyczne
sprężanie
Izotermiczne
sprężanie
Adiabatyczne
rozprężanie
Silnik Carnota
Q  U  W
Grzejnica o temp. T1
Q1

Wuzyskane
Qdostarczone
W1 2 3  W3 4 1

Q1
Silnik
Q2
Chłodnica o temp. T2
Q1  Q 2 T1  T2


Q1
T1
Lodówka i pompa cieplna
Ciepły zbiornik o temp. T1
Q1
Lodówka
Q2
Zimny zbiornik o temp. T2
Diesele…
Izobaryczne
rozprężanie
Adiabatyczne
rozprężanie
Izochoryczne
chłodzenie
Adiabatyczne
sprężanie
I benzynowe