ELEMENTE DE TERMODINAMICA SI FIZICA MOLECULARA

ELEMENTE DE TERMODINAMICA SI FIZICA MOLECULARA

Tema: PRINCIPIILE TERMODINAMICII

I Principiul I. Aplicatii

• Enuntul principiului I

Variatia energiei interne a unui sistem termodinamic nu depinde de natura procesului si este egala cu diferenta dintre caldura totala schimbata de sistem cu mediul exterior si lucrul mecanic total efectuat

• Expresia matematica:

Obs:

• L, Q si U in transformarile simple ale gazului ideal
1. Caldura, Q

, C caldura molara a transformarii

i numarul gradelor de libertate

relatia lui Robert Mayer

indice (exponent) adiabatic

n indicele politropei

2. Variatia energiei interne,

3. Lucrul mecanic, L

a)      din expreisa matematica a principiului I:

b)      interpretarea geometrica a L:

L este numeric egal cu plus sau cu minus aria de sub curba reprezentarii grafice a transformarii in coordonate (p,V)

II. Principiul II. MOTOARE TERMICE

• Enuntul principiului II:

Formulare lui W. Thomson (lord Kelvin):

"Intr-o transformare ciclica monoterma, sistemul nu poate efectua lucru mecanic in exterior. Daca transformarea ciclica monoterma este si ireversibila, atunci asupra sistemului trebuie sa se efectueze lucru mecanic din exterior."

Formularea lui R. Clausius:

"Nu este posibila o transformare care sa aiba ca rezultat trecerea, de la sine, a caldurii de la un corp cu o temperatura data la un corp cu o temperatura mai ridicata."

• Motoare termice

Conform principiului II, o masina termica (sau un motor termic) care poate transforma, intr-un proces ciclic, caldura in lucru mecanic trebuie sa fie formata din cel putin trei sisteme:

sursa calda: un termostat la temperatura T, care, in decursul unui cilcu, cedeaza caldura Q, corpului de lucru

corpul de lucru (aer, abur, gaze de ardere) care, in decursul unui ciclu, primeste caldura Q₁ de la sursa calda, cedeaza caldura Q₂ sursei reci si efectueaza lucrul mecanic L

sursa rece: un termostat cu temperatura T₂<T₁ care, in decursul unui ciclu, primeste caldura Q₂ de la corpul de lucru

Schema de principiu:

Randamentul unei masini termice este definit prin raportul dintre lucrul mecanic efectuat L si caldura Q₁ primita intr-un ciclu:

Ciclu Cannot

Este format din doua izoterme si doua adiabate

Ciclul Otto

Este format din doua adiabate si doua izocore

unde raportul (factorul) de compusie.

Ciclul Diesel

Este format din doua adiabate si o izobara si o izocora

unde factori de compusie