PRINCIPIILE TERMODINAMICII

download PRINCIPIILE TERMODINAMICII

of 24

description

1

Transcript of PRINCIPIILE TERMODINAMICII

  • PRINCIPIILE TERMODINAMICII 2013

  • Principiul IUna din legile fundamentale ale tiinei Concept primitiv Originar din mecanic (formele exterioare de energie precum i lucrul mecanic)Introduce conceptul de energie internAsociaza cldura ca form de transfer energetic la scar molecular

    Energia total se conservEnergia nu poate fi nici creata si nici distrusa, ci doar transformata dintr-o forma in alata

  • Energie totalenergie total = energia sistemului + energia mediului

  • Energia total se conservPrincipiul I este o lege conservativ

  • Principiul ISistem inchisVariatii finite Proces elementar

  • Principiul ISistem deschisMasa m 1 kg

    m = 1 kg

  • Principiul IObservatiinici o referire la pierderile de energie (de altfel n mecanic frecarea este adesea neglijat);anumite forme de energie se pot transforma n altele (ex. energia intern n energie mecanic, etc.); bilan energetic al sistemului,

    nu permite nici o concluzie referitoare la msura n care se transform o form de energie n alta

  • Principiul al II-lea Introduce entropia ca marime de stareAsociaz entropia cu reversibilitatea procesului termodinamic

  • Entropia S, sConcept primitiv Proprietate termodinamic

  • Entropia

    Constatare: Toate procesele naturale sunt nsoite de creterea entropiei principiul al doilea nu este o lege conservativ

    Toate procesele naturale sunt ireversibile

    Reversibilitatea: caz limita, inaccesibil in realitatedoar la limit, n cazul procesului reversibil s-ar putea considera a fi o lege conservativ

    Amploarea cresterii entropiei depinde de amploarea pierderilorPierderi mai miciapropiere de procesul reversibil

    Mentinerea constanta a entropiei: grad de reversibilitate=1

  • Variaia total de entropie este pozitiv

    ea tinde spre zero pentru orice proces ce tinde spre o evoluie reversibil.

    variaia total: a sistemului + cea a mediului

  • Clausius: Caldura nu poate trece dela sine de la o temperatura mai joasa catre una mai ridicataLord Kelvin: Caldura nu se poate transforma in intregime in lucru mecanicMax Planck: Este imposibil sa se constuiasca un motor care sa parcurga un ciclu complet care sa aibe ca singur efect doar ridicarea unei greutati si racirea unui rezervor de caldura

  • Eficienta energeticaEste redusa datoritaPrezentei frecariiPierderilor de calduraIneficientei ciclului

  • Consecine i aplicaii ale principiului I i II Transferul de cldur Transferul de cldur ntre dou corpuri izolate adiabatic de mediul nconjurtor

  • Entropia generat n procesul de transfer de cldur este strict pozitivC2/C1 = 0,0011

  • Entropia generat n procesul de transfer de cldur este strict pozitiv C2/C1 =150

  • Aplicaie numeric O pies metalic avnd capacitatea caloric C1=250 J/K i temperatura T1= 500 0C este cufundat ntr-o baie de ulei, izolat adiabatic de mediul nconjurtor i temperatura 20 0C i capacitatea caloric C2 =8360 J/K.

    S se determine variaia total de entropie

  • SoluieRaportul temperaturilorx = T2 / T1 =(20 + 273)/ (500 + 273) = 0,379,

    Raportul capacitilor calorice

    r = C2 /C1 =8360/250 =33,44

    Entropia generata raportat la capacitatea caloric a primului corp,

    n urma transferului de cldur de la primul la cel de-al doilea corp rezult o cretere de entropie

    Echilibrul termic al celor dou corpuri se atinge la temperatura

  • Soluie (continuare)Atingerea echilibrului termic este nsoit de generarea de entropie (cele dou componente,specifice celor dou subsisteme)primul corp sufer o scdere de entropie

    cel de-al doilea o cretere

    sistemul n ansamblul su genereaz entropie

  • Ilustrarea cresterii entropiei corpului rece, respectiv a descresterii entropiei pentru corpul cald

  • 36 g apa30 oC 250 oCCp=4,2 J/K L=2260 kJ/kg (100 oC)R=461,9 kJ/(kg K)

  • Cele patru principii ale termodinamiciiPrincipiul zero: defineste conceptul de temperatura; temperatura satisface proprietate tranzitivitatii ceea ce se reflecta in justetea utilizarii termometruluiPrincipiul I: definesteenergia ca pe cantitate conservabilalucrul mecanic conservarea energieiPrincipiul II: Defineste conceptul de entropieenergia poseda atat calitate cat si cantitatePrincipiul III: Defineste nivelul de referinta pentru entropie temperatura de zero absolut nu poate fi atinsa printr-un numar finit de transformari/pasi

  • You cant get something for nothing:= To get work output you must give some thermal energy.You cant get something for very little:= To get some work output there is a minimum amount of thermal energy that needs to be givenYou cant get every thing:= However much work you are willing to give 0 K cant be reached.Violation of all 3 laws: =Try to get everything for nothing

  • Retineti!Energia unui sistem inchis este constanta(primul principiu)Diverse forme de energie pot fi distruse sau create, consumate si produseEnergia produsa reprezinta: energie furnizata de catre sistemEnergia consumata reprezinta:energie utilizata de catre sistem