Fizic ă General ă
description
Transcript of Fizic ă General ă
![Page 1: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/1.jpg)
Fizică GeneralăCurs 8
1
![Page 2: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/2.jpg)
Cicluri directe sau motoare Sensul de parcurgere este
1→2→3→1 Aceste cicluri absorb Q şi produc L
(cedează lucru mecanic spre exterior).
Cicluri inversate sau generatoare
Sensul de parcurgere este1→3→2→1 Aceste cicluri consumă L (absorb
lucru mecanic din exterior) şi produc (cedează) Q.
Cicluri termodinamice. Maşini termice
2
![Page 3: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/3.jpg)
Randamentul termic al ciclului (η) = raportul dintre energia utilă produsă pe ciclu (lucrul mecanic produs) şi energia consumată (căldura consumată), adică
3
Maşină termică (motor termic)= un dispozitiv sau un echipamenttermodinamic care funcţionează pe baza unui ciclu direct şi care producelucru mecanic pe baza căldurii absorbite. Maşina termică absoarbe o cantitate de căldură Qabs de la o sursă caldă şi transformă o parte din ea în lucrul mecanic L, procesul fiind însoţit de pierderea cantităţii de căldură Qced, care este cedată sursei reci.
![Page 4: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Echipamente termice (ET) ce funcţionează după cicluritermodinamice inversate (incinta utilă - maşina frigorifică, - pompa de căldură).
![Page 5: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/5.jpg)
5
![Page 6: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Teoriacinetico-moleculară
![Page 7: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/7.jpg)
Teoria cinetico-moleculară - studiază proprietăţile termice ale
sistemelor fizice pe baza structurii lor microscopice, adică privindu-le ca pe nişte sisteme de atomi şi molecule aflate într-o perpetuă mişcare dezordonată
- se bazează pe metoda statistică.
7
![Page 8: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/8.jpg)
a) gazul este format dintr-un nr. foarte mare de particule identice (1023)
b) dimensiunile particulelor sunt neglijabile comparativ cu distantele dintre ele, a.î. pot fi considerate puncte materiale
c) moleculele sunt într-o continuă mișcare haotică, dezordonată; mișcarea fiecărei molecule se supune legilor mecanicii clasice
d) ciocnirile moleculelor cu pereții vasului sunt perfect elastice;
f) forțele intermoleculare sunt neglijabile; traiectoriile moleculelor sunt liniare, ele nefiind supuse nici unor forțe.
Modelul gazului ideal
8
![Page 9: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/9.jpg)
Conform teoriei Bernoulli presiunea exercitata de gaz asupra peretilor vasului se datoreaza ciocnirii moleculelor cu peretele
Astfel, la fiecare ciocnire molecula de masa m cedeaza peretelui un impuls egal cu 2mvx cu vx viteza dupa directia x perpendiculara pe peretele vasului =>
Daca in vas sunt N molecule cu viteza vxi si intre molecule nu au loc ciocniri =>
Modelul gazului ideal
9
m vx
A
l
V
mv
lA
mv
A
Fp
l
mv
vlmv
t
pF xxx
x
x222
2
2
Envm
np
vvnmvmV
Np
vv
vN
vvV
mp
x
N
ixx
N
ix ii
3
2
23
2
3
1
3
1
3
1
3
1
1 ;
2
222
22
1
22
1
2
Nici o directie nu este privilegiata
Relatia fundamentala a teoriei cinetico-moleculare
![Page 10: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/10.jpg)
=> temperatura este o măsură a energiei cinetice a moleculei
Despicarea energiei unei molecule pe gr. de libertate
Prin generalizare=>
Modelul gazului ideal
10
RT
m
kTvvkTvm
vmV
Np
V
NkT
V
RTp
T
33
3
1
3
122
2
viteza termică
kTEEnp
NkTpV
2
3
3
2
Energia cinetica medie de translatie a unei molecule libere (cu 3 gr. de libertate)
kTE2
11 Principiul echipartitiei energiei pe
gr. de libertate
kTf
E21 f – nr. gr. de libertate
![Page 11: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/11.jpg)
Fenomene de transport în gaze
11
![Page 12: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/12.jpg)
Mărimi caracteristice
12
![Page 13: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/13.jpg)
Fenomene de transport
13
![Page 14: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Fenomene de transport
![Page 15: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Fenomene de transport
![Page 16: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Fizica statistică
![Page 17: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Fizica statistică Distribuțiile Maxwell și Boltzmann
◦ Consideram un sistem termodinamic format din N particule
◦ Probabilitatea ca punctul reprezentativ (starea microscopica) al sistemului sa se afle in elementul de volum va fi de forma:
◦ unde x1,..,x3N – coordonatele celor N molecule, x3N+1…x6N - impulsurile moleculelor, iar
◦ w(x1…x6N) - densitatea de probabilitate sau functia de distributie a sistemului
NNN dxdxdxxxxwxxxdW 621621621 ...,...,,...,
![Page 18: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Fizica statistică In cazul unui sistem izoterm aflat in echilibru termic cu un
termostat, functia de distributie are expresia:
In cazul gazului ideal putem scrie probabibilitate sub forma:
Distributia Maxwell-Boltzman => poate fi descompusa
dxdydzdpdpdpconstzyxpppdW zyxkT
zyxEpppm
zyx
pzyx ,,2
1 222
e,,,,,
kT
vxHF
xdw,
e
unde F – energia liberaH(x,v) – hamiltonianul sistemului (energia totala)
zyxmkT
ppp
zyx dpdpdpApppdWzyx
2
222
e,,
dxdydzBzyxdW kT
zyxE p ,,
e,,
Distributia Maxwell
Distributia Boltzman
Distributia canonica
![Page 19: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Fizica statistică Din distributia Boltzman in cazul gravitational avem:
=>fc. de distributie a moleculelor la inaltimea h=z este data de:
Dar f(z)~n – nr. de molecule in unitatea de volum de la inaltimea z =>
dar p~n =>
mgzzyxEp ,,
kT
mgz-
Bdz
dWzf e
kT
mgz-
nzn e0 n0 – nr. de molecule din unit. de vol. de la inaltimea z=0
kT
mgz-
pzp e0 Formula barometrica
![Page 20: Fizic ă General ă](https://reader033.fdocumente.com/reader033/viewer/2022042519/56814513550346895db1d4c4/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Fizica statistică In cazul distributiei Maxwell (distributia dupa
viteza) avem:
In cazul distributiei dupa modulul vitezei =>
Prin derivare si egalare cu zero=>
zyx
vvvkT
mzyx
zyxmkT
ppp
zyx
dvdvdvAN
vvvdn
dpdpdpApppdW
zyx
zyx
222
222
2
2
e,,
e,,
nr. de particule cu vitezele in intervalul
222
3
222
3 22
e2
4e2
4,,
vkT
mvfdvv
kT
m
N
vvvdnkT
mv
kT
mvzyx
m
kTvp
2 Viteza cea mai probabila