Тема ТЕРМОДИНАМИКА

Внатрешна енергија Внатрешна енергија на идеален гас Внатрешна енергија (U) Внатрешна енергија на идеален гас i – степени на слобода на движење на молекулите i =3 за едноатомен молекул i =5 за двоатомен молекул i =6 за 3 и повеќеатомен молекул

Равенка за работа на гасот S x A = p(V2 – V1)

Работа што ја врши гасот при изопроцеси Изохорен – целото количество топлина што му е дадено или одземено на гасот предизвикува промена на неговата внатрешна енергија, односно 2. Изобарен 3. Изотермен p p А А V V1 V2 V1 V2 V Работата при изотермен процес процес бројно е еднаква на површината помеѓу изотермата и апцисната оска A = p(V2 – V1) Работата при изобарен процес бројно е еднаква на површината помеѓу изобарата и апцисната оска

Прв принцип на термодинамиката Прв закон на термодинамиката:  Q = U + А Количеството топлина  Q што е доведено на термодинамичкиот систем се троши на зголемување на внатрешната енергија U на системот и за вршење на работа А од системот против надворешните сили 1. При изохорен процес (V= const), и затоа А = 0 следува  Q = U 2. При изобарен процес (p= const), следува  Q = U + p V 3.При изотермен процес (T= const), нема промена на температурата и затоа U= 0, следува  Q = А

Адијабатски процеси Термодинамички процес Адијабатски процеси Q = 0 p V Q = U + А 0 = U + А изотерма U = - А адијабата

Кружен процес p V A B VA VB

Топлинска машина Топлинска машина - Топлотен резервоар или грејач - ладилник - Работно тело Грејач А = Q1 – Q2 Q1 Работно тело А Коефициент на корисно дејство Q2 Ладилник

Задача 1: Колкава е внатрешната енергија на 5 kg аргон на температура27 oC? Моларната маса на аргонот е 40 g/mol. Решение: m = 5 kg M = 40 g/mol = 0,040 kg/mol t = 27oC , T = 300K U = ?

Задача 2: Еден литар идеален гас е затворен во сад при температура 0 oC и притисок 101,3 kPaЗа колку ќе се зголеми внатрешната енергија на гасот ако го загрееме до 100 oC? Ширењето на гасот може да се занемари. Решение: V = 1 l = 10-3 m3 t1 = 0 oC , T1 = 273 K  p = 101,3 kPa = 101,3 103 Pa t2 = 100 oC , T2 = 373 K U = ? U = 55,7 J

Задача 3: При 17oC гасот има волумен 5 литра и е на притисок 200 kPa Задача 3: При 17oC гасот има волумен 5 литра и е на притисок 200 kPa. При изобарно ширење врши работа 200 J. За колку се зголемила температурата на гасот? Решение: t1 = 17oC , T1 = 290 K V1 = 5 l = 510-3 m3 p = 200 kPa = 200103 Pa  А = 200 J T = ? T2 = 348 K  А = p(V2 – V1) T = T2 – T1 = 348 K – 290 K T = 58 K V2 = 610-3 m3

Задача 4: Идеален гас поминува од почетна состојба P во крајна состојба K на три начина (a,b,c) како што е прикажано на сликата. а) Колкава работа врши гасот при секоја промена? p(105 Pa) V(dm3) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 a b c P K Аa = 400 J Аb = 2000 J Аc = 1200 J б) Колкава е внатрешната енергија на гасот во почетната состојба, а колкава во крајната? Up = Uk = 750 J в) Спореди ја температурата на гасот во почетната и крајната состојба. Tp = Tk

Задача 5: При 20 oC два мола водород се под притисок 300 kPa 17 литри. а) Колкава работа извршил гасот при ширењето? б) Колкава е промената на внатрешната енергија на гасот ако примил 700 J топлина? Решение: n = 2 pV1 = nRT1 t1 = 20 oC , T = 293K p = 300 kPa = 3105 Pa V2 = 17 l = 0,017 m3 a) А = ? V1 = 0,016 m3 А = p(V2 – V1) = 3105 Pa(0,017 m3 – 0,016 m3) А = 300 J

б) Q = 700J U = ? Q = U + А U = Q – А = 700J – 300J U = 400J

Задача 6 : За колку се менува внатрешната енергија на системот на кого му доведуваме 300 kJ топлина и истовремено му вршиме работа од 150 kJ? Решение: Q = 300 kJ А = -150 kJ U = ? Q = U + А U = Q - А = 300 kJ – (- 150 kJ) U = 450 kJ

Задача 7: За колку ќе се промени внатрешната енергија на системот кој при адијабатско ширење врши работа од 500 kJ? Решение: А = 500 kJ U = ? U = - А U = - 500 kJ