PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt

8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt

1/24

PRINCIPIILE

TERMODINAMICII

2013


2/24

Principiul I

• Una din legile fundamentale ale ştiinţei• Concept primitiv• Originar din mecanică (formele exterioare de

energie precum şi lucrul mecanic )• ntroduce conceptul de energie internă• !"ocia#a căldura ca formă de tran"fer energetic

la "cară moleculară

Energia totală se conservăEnergia nu poate fi nici creata si nici distrusa,

ci doar transformata dintr-o forma in alata


3/24

$nergie totală

• energie totală % energia "i"temului &energia mediului


4/24

$nergia totală "e con"ervă

• 'rincipiul e"te o lege con"ervativă


5/24

Principiul ISistem inchis

• ariatii finite • 'roce" elementar

121212 LQU U −=−

121212 t LQ I I −=−

LQdU ∂−∂=

t LQdI ∂−∂=


6/24

Principiul ISistem deschis

• a"a m 1 kg

• m = 1 kg

t pc LQ E E I d ∂−∂=++ )(

t l qdh g dwwdi ∂−∂=⋅+⋅+

2

2wm

E c⋅

= mgh E p =


7/24

Principiul IObservatii

• nici o referire la pierderile de energie

(de altfel în mecanică frecarea este adesea neglijată)*

• anumite forme de energie "e pot tran"forma +n

altele(ex. energia internă în energie mecanică, etc.);

• ,ilanţ energetic al "i"temului-

• nu permite nici o conclu#ie referitoare la măsura n care se trans!"rmă " !"rmă de ener#ie nalta


8/24

Principiul al II$lea

• ntroduce entropia ca marime de "tare

• !"ocia#ă entropia cu reversibilitatea

proce"ului termodinamic


9/24

$ntropiaS, s

• Concept primitiv• 'roprietate termodinamică


10/24

$ntropia

• Con"tatare. /oate proce"ele naturale "unt +n"oţite de creşterea entropiei• principiul al doilea nu e"te o lege con"ervativă

• /oate proce"ele naturale "unt irever"i,ile

• ever"i,ilitatea. ca# limita- inacce"i,il in realitate• doar la limită- +n ca#ul proce"ului rever"i,il "ar putea con"idera a fi o lege

con"ervativă

• !mploarea cre"terii entropiei depinde de amploarea pierderilor 'ierderi mai miciapropiere de proce"ul rever"i,il

• Mentinerea c"nstanta a entr"piei% #rad de reversibilitate&'


11/24

Variaţia totală de entropieeste pozitivă

ea tinde spre zero pentru orice proces cetinde spre o evoluţie reversibilă.

• variaţia totală: a sistemului + cea a mediului

( ) 012 ≥−

Total S S 0≥∆ Total S

0≥dS


12/24

• Clausius. Caldura nu poate trece dela "ine de lao temperatura mai 4oa"a catre una mai ridicata

• L"rd (elvin% Caldura nu "e poate tran"forma inintregime in lucru mecanic

• Ma) Planc*% $"te impo"i,il "a "e con"tuia"caun motor care "a parcurga un ciclu complet care"a ai,e ca "ingur efect doar ridicarea uneigreutati "i racirea unui re#ervor de caldura

c

r c

c T

T T −

== η scopacestin folosita Energiautil energetic Efectul

energetica Eficienta


13/24

$ficienta energetica

• $"te redu"a datorita

're#entei frecarii

'ierderilor de caldura

neficientei ciclului


14/24

C"nsecin+e ,i aplica+ii aleprincipiului I ,i II

• Trans!erul de căldură

2211

222111

cmcmT cmT cmT m

++=

/ran"ferul de căldură +ntre două corpuri i#olate adia,atic de mediul +ncon4urător

2

2

1

121

21

lnln

21T

T C

T

T C

T

dT C

T

dT C

S S S

mm

T

T

T

T

mm

+=+=

=∆+∆=∆

∫ ∫

⋅

++

=∆ +

r

r

xr

rx

C

S 1

1

1ln

1

1

2

2

C C r =

1

2

T

T x =


15/24

$ntropia generată +n proce"ul de tran"fer de căldură

e"te "trict po#itivăC25C1 % 0-00161


16/24

$ntropia generată +n proce"ul detran"fer de căldură

e"te "trict po#itivăC25C1 %1670


17/24

Aplica+ie numerică

• O pie"ă metalică av+nd capacitatea calorică C1%270 859 şi

temperatura /1% 700 0C e"te cufundată +ntro ,aie de

ulei- i#olată adia,atic de mediul +ncon4urător şi

temperatura 20 0C şi

capacitatea calorică C2 %:3;0 859<

• =ă "e determine variaţia totală deentropie


18/24

Soluţie• aportul temperaturilor

x % ! " 1 %(20 & 2>3)5 (700 & 2>3) % 0-3>?-

• aportul capacităţilor calorice

r = #! 5#1 %:3;05270 %33-@@

• $ntropia generata raportată la capacitatea calorică a primului corp-

• -n urma trans!erului de căldură de la primul la cel de$al d"ileac"rp re.ultă " cre,tere de entr"pie

• $cAili,rul termic al celor două corpuri "e atinge la temperatura

630,0379,0

1

44,331

379,044,331ln

1

1

1ln

44,33

44,3311

1

=

⋅

+

⋅+=

⋅

++

=∆

++

r

r

xr

rx

C

S

K J C S /58,157250630,0630,0 1 =⋅=⋅=∆

K C C

T C T C

T m 937,3068360250

)27320(8360)273500(250

21

2211

=+

+⋅++⋅

=+

+

=


19/24

Soluţie (continuare)

• !tingerea ecAili,rului termic e"te +n"oţităde generarea de entropie (cele douăcomponente-"pecifice celor două "u,"i"teme)

• primul corp "uferă o "cădere de entropie

• cel deal doilea o creştere

• "i"temul +n an"am,lul "ău generea#ă entropie

K J T

T C S m /908,230

773

937,306ln250ln

1

11 −=⋅==∆

K J T

T C S m /488,388

293

937,306ln8360ln

222

=⋅==∆

0/58,157488,388908,230 >=+−=∆ K J S


20/24

lu"trarea cre"terii entropiei corpului rece-re"pectiv a de"cre"terii entropiei pentru corpul cald

/ran"fer de caldura

3;


21/24

• 3; g apa

• 30 oC 270 oC

• Cp%@-2 859

• B%22;0 85g (100 oC)• %@;1-? 85(g 9)

26

13

2

10135,0

10195,1

634,3

−−

−−

⋅=

⋅=

=++=

K c

K b

a

cT bT a R

C p

K J

S S S S raincazire saporizareapa sistem

/1,273

556,2312,21843,31

sup

=

++=

∆+∆+∆=∆


22/24

Cele patru principiiale termodinamicii

• Principiul .er". defineste conce$tul de tem$eratura; temperatura "ati"face proprietate tran#itivitatii ceea ce "e reflecta in

4u"tetea utili#arii termometrului

• Principiul I%

defineste• energia ca $e cantitate conservabila• lucrul mecanic

con"ervarea energiei

• Principiul II% %efineste conce$tul de entro$ie

energia po"eda atat calitate cat "i cantitate• Principiul III%

%efineste nivelul de referinta $entru entro$ie temperatura de #ero a,"olut nu poate fi atin"a printrun numar finit de

tran"formari5pa"i

pd! L =∂

0

0

=

≥=∂

reersibil dS

dS

TdS Q

0=S


23/24

• /"u can0t #et s"methin# !"r n"thin#%% /o get Dor output Eou mu"t give "ome tAermalenergE<

• /"u can0t #et s"methin# !"r ver1 little%% /o get "ome Dor output tAere i" a minimumamount of tAermal energE tAat need" to ,e given

• /"u can0t #et ever1 thin#%

% FoDever mucA Dor Eou are Dilling to give 0 9canGt ,e reacAed<• 2i"lati"n "! all 3 la4s% %/rE to get everEtAing for notAing


24/24

etinetiH

• $nergia unui "i"tem incAi" e"te con"tanta

(primul principiu)

• Iiver"e forme de energie pot fi

di"tru"e "au create-

con"umate "i produ"e

• $nergia produ"a repre#inta.

energie furnizata de catre sistem• $nergia con"umata repre#inta.

energie utilizata de catre sistem

PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt

Documents

Transcript of PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt