Termodinamikos dėsniai (referatas)

ĮVADAS Termodinamika – tai mokslas apie energijos kitimą. Termodinaminę sistemą sudaro kūnų visuma, kurie gali keistis tarp savęs su kitais ne šios sistemos kūnais energija ir medžiaga. Techninė termodinamikos sritis – tai mašinos ir įrenginiai verčiantys vienos rūšies energiją į kitą. Kaip mokslą termodinamiką sunku apibrėžti ir išskirti jo ribas iš kitų. Kadangi šis mokslas atsirado ir plėtėsi techninių poreikių dėka, tačiau pagrinde rėmėsi fizikos dėsniais. Iš pradžių termodinamika nagrinėjo šiluminius reiškinius, vėliau ji tapo pagrindinių inžinerijos mokslų apie energiją. Chemijai ir fizikai svarbia reikšmę turi teiginiai apie medžiagų savybes įvairiose agregatinėse būsenose,cheminiuose procesuose,mišiniuose esant pusiausvyrai jų būsenai. Klasikinė termodinamika suprantama kaip pagrindinis bendrasis inžinerijos mokslas, kurio pagrindinis objektas –energija: sąvoka, formos, savybės, transformavimo galimybės. Statistinė termodinamika , atsiradusi šiek tiek vėliau , remdamasi atomine medžiagų sandara aiškina makroskopines medžiagų savybes , sprendžia kitus fizines chemijos uždavinius. Įvairiais moksliniais tyrimais ir eksperimentais termodinamika suskirstyta į trys termodinamikos dėsnius. Pirmas termodinamikos dėsnis – tai termodinaminėmis sąvokomis suformuluotas visuotinis energijos tvarumo dėsnis , kuris tvirtina, kad negalima energijos gauti iš niekur . Antras termodinamikos dėsnis – tai tam tikra parametrų pokyčių kryptis energijos transformavimo procesuose. Šiuo dėsniu galima numatyti kokie procesai gali vykti, o kokie ne, izoliuotoje sistemoje. Trečias termodinamikos dėsnis – tai medžiagų elgesys jų temperatūrai artėjant prie absoliutaus nulio, tai jų talpa irgi artėja prie nulio. Pagal energijos perdavimą, termodinaminės sistemos klasifikuojamos: 1. Izoliuota sistema – sistema, kurioje nėra sąveikos su išoriniais kūnais ir energija, nei medžiagom (tame tarpe ir spinduliavimu ), nei informacija. 2. Uždara sistema – sistema kurioje yra pasikeitimai tik su energija. 3.Adiabatinė izoliuota sistema – sistema kurioje energija keičiasi tik šiluminėj formoj. 4. Atvira sistema – tai sistema kurioje mainai vyksta forma energijos, medžiagos, bei informacijos. 1.Pirmas termodinamikos dėsnis Pirmas termodinamikos dėsnis (PTD) išreiškia energijos tvermės dėsnį termodinaminei sistemai, tai yra mechanikos ir termodinamikos bendrų tyrimo objektų darbas, tai pirmoji jį nagrinėja potencinės ir kinetinės energijos virsmuose, o termodinamika plečia energijos sąvoką dar ir į vidinę energiją, bei šilumą. Tai gi tai mokslas apie energiją, taikomas elektros, cheminės, branduolinės, taip pat ir mechaninėms rūšims analizuoti. Taikant PTD, svarbu aiškia skirti sistemos sukaupta energiją ir energiją, kuri vykstant procesui pereina sistemos ribas. Sistemoje sukaupta energija yra sistemos būsenos parametras . Vykstant procesui sistemos ribas pereinanti energija, nėra būsenos parametras. Sistemoje tūrėta energija transformuojama tiksliai į darbą ar į šilumą. Darbas ir šiluma tai energijos išėjimo iš sistemos ir įėjimo į sistemą būdas. Savo fizine prasme jie skiriasi. Čia svarbu išskirti, kurios iš šių bendrų energijos charakteristikų pasireiškia kaip būsenos parametrai, kurios – tik proceso metu. 1.1 Energijos rūšys ir pasikeitimo energija formos Pagal fizinių sistemų klasifikavimą skiriama: mechaninė (kinetinė, potencinė, deformacijos ir kt.), lauko (elektrinė, magnetinė, elektromagnetinė, gravitacinė) , termodinaminė (vidinė), ryšio (cheminė, branduolinė) energija. Todėl tarp energijos rūšių ir fizikoje apibūdinamų judėjimo formų yra tiesioginis loginis ryšys. Visos energijos pasikeitimo formos yra skirstomos į dvi grupes: 1. energijos perdavimas fiziniai sistemai makroskopiškai tvarkingo judėjimo dėka vadinamas darbų ( bus žymimas A). Jis yra šio proceso metu perduotos energijos matas. Mechaninis darbas matuojamas nueito kelio ir jėgos sandauga. 2. Energijos perdavimas termodinaminei sistemai chaotiško mikrodalelių judėjimo dėka, vadinamas šilumos mainais, o perduotos energijos kiekis – šiluma. Šiuo atveju, kitaip negu mechaninių sistemų, išoriniai būsenos parametrai (koordinatės) gali nekisti, bet energijos mainai vyksta. Taigi techninės termodinamikos požiūriu energija yra sistemos gebėjimas atlikti darbą. Darbą ir šilumą suprantame kaip su energijos išėjimo iš sistemos arba įėjimo į sistemą būdas. Tai proceso charakteristikos. Darbas A, šiluma Q abu matuojami (J) a = ir q = Darbas per tam tikrą laiką Δ (s) vadinamas (proceso sistemos) galia (W) A=, O šiluma per tam tikrą laiką Δ (s) vadinama (proceso, sistemos) šilumos srautu (W) Q= . 1.2 Mechaninis darbas Mechaninis darbas atliekamas jėgai veikiant judančios sistemos ribas . Darbo dydis lygus jėgos ir jos pridėjimo taško nueito kelio jėgos kryptimi sandaugai. Sistemos išoriniai būsenos parametrai (padėtis erdvėje, greitis) kinta. Atliekamas darbas kintant sistemos būsenos parametrams, vadinamas išoriniu mechaniniu sistemos darbų. Jei jėga K, o postūmis dr , tai šis darbas: DAM = K dr arba A = Kdr . Darbas teigiamas, jei postūmio ir jėgos kryptys sutampa, o darbas neigiamas , jei postūmio ir jėgos kryptys priešingos. Sistemai suteikiamas išorinis mechaninis darbas A didina jos kinetinę ir potencinę energiją. Kinetinė energija: U=c , o jei greitis ir masė kinta, tai U = cdm . Potencinė energija lygi U=mgz . Mechanikos energijos tvermės dėsnį pateikia taip A=(U)- (U)+(U)- (U) . Gaunama, kad A=m- +mg . Kinetinė ir potencinė energija – tai sistemos būsenos parametrai . Iš formulių matyti, kad darbui atlikti būtinas šių parametrų kitimas, t.y. proceso metu energija tampa darbu. Darbas turi būti suvokiamas kaip energija, pereinanti sistemos ribas darbo forma. Darbas – proceso charakteristika. 1.3Tūrio kitimo darbas Jei jėgos veikia uždarąją sistemą statmenai jos riboms, tai gali sukelti ribos postūmį, ir tūrio pasikeitimą. Tai tūrio kitimo darbas. Tarkim turime uždarąją nejudančią sistemą su stūmokliu. Stūmoklis turi plotą F. Jėga kuri veiks stūmoklį K = -pF, kur p yra slėgis 5 plotą F. Tūrio pokytis dV= Fdr, tada drabs: dA= K·dr = -p·F·= - p·dV Suspaudus (dV0 ), o išsiplėtus (dV>0) – neigiamas (dAU2', pvz. ,čia atiduodant tūrio kitimo darbą ir suteikiant veleno darbą (dQ = 0 , nes sistema adiabatinė). Ir tai galioja visai M zonai. Tuomet antras termodinamikos dėsnis šiam atvejui: • Adiabatinė sistema bet kokio proceso metu negali įgyti vidinės energijos reikšmės, mažesnės už vidinės energijos reikšmę grįžtamojo proceso metu esant tam pačiam galiniam tūriui. Kadangi darbas adiabatinėje sistemoje lygus vidinės energijos pokyčiui, todėl galima apibendrinti ir taip: • Adiabatinė sistema su nustatytu pradiniu ir galiniu tūriu atlieka didžiausią darbą, kai šioje sistemoje vykstantis procesas yra grįžtamasis ( )

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!