ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ - Ιδιότητες Θερμοδυναμικού Συστήματος - Θερμοκρασία Θερμική Ισορροπία-Μηδενικό Αξίωμα Θερμοκρασία-Μέτρηση Θερμοκρασίας - Θερμοδυναμική Ισορροπία - Καταστατικές Εξισώσεις - Διεργασίες Θερμοδυναμικά Συστήματα: Το αξίωμα των καταστάσεων Θερμοδυναμικά Συστήματα μακροσκοπικά ομογενή και ισότροπα που περιλαμβάνουν ένα μόνο τύπο έργου και μπορούν να περιγραφούν σαν συνάρτηση τριών Θερμοδυναμικών συντεταγμένων Χ,Υ, Ζ (2 ανεξάρτητες 1 εξαρτημένη) ονομάζονται απλά Θερμοδυναμικά Συστήματα Ομογενές Σύστημα Ένα σύστημα είναι ομογενές αν η χημική του σύνθεση και οι ιδιότητες είναι μακροσκοπικά ομοιόμορφες. Όλες οι μονοφασικές ουσίες, όπως αυτές που υπάρχουν σε στερεά, υγρή, ή αέρια φάση, χαρακτηρίζονται ως ομογενείς ουσίες. Ο όρος μακροσκοπικά ομογενές συνεπάγεται ότι ιδιότητες όπως η πυκνότητα ρ είναι ομοιόμορφη σε μία μεγάλη περιοχή διαστάσεων αρκετές φορές μεγαλύτερων από ό, τι η μέση ελεύθερη διαδρομή των μορίων (lm) Ένα ισοτροπικό σύστημα είναι εκείνο στο οποίο οι ιδιότητες δεν διαφέρουν με την κατεύθυνση, π.χ., ένα κυλινδρικό μεταλλικό μπλοκ είναι ομογενές ως προς την πυκνότητα και ισοτροπικό, αφού η θερμική αγωγιμότητά του είναι ταυτόσημη κατά την ακτινική και αξονική διευθύνση. Ένα απλό συμπιεστό σύστημα περιλαμβάνει μόνο έργο συμπίεσης ή/και εκτόνωσης, και στερείται επιφανειακών, ηλεκτρικών, μαγνητικών, βαρυτικών και αδρανειακών επιδράσεων.ως εκ τούτου, περιλαμβάνει έργο μόνο ογκομετρικών μεταβολών. Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 1 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 2 Το αξίωμα των καταστάσεων Συστήματα P,V,T Μακροσκοπικά ομογενή και Ισοτροπικά συστήματα σταθερής μάζας και σύνθεσης που εξασκούν στο περιβάλλον ομοιόμορφη υδροστατική πίεση απουσία επιφανειακών, ηλεκτρικών, μαγνητικών και βαρυτικών επιδράσεων. Καθαρές ουσίες (χημικές ενώσεις) ή στοιχεία σε αέρια, υγρή ή στερεά φάση Ομογενή μίγματα από χημικές ενώσεις ή στοιχεία σε αέρια, υγρή ή στερεά φάση Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Σύνθετο σύστημα (Composite System) Ένα σύνθετο σύστημα αποτελείται από ένα συνδυασμό δύο ή περισσότερων υποσυστημάτων που συνυπάρχουν σε μια κατάσταση περιορισμένης ισορροπίας. Ένα φλιτζάνι καφέ σε ένα δωμάτιο είναι ένα σύνθετο σύστημα, το φλυτζάνι είναι ένα υποσύστημα και ο αέρας της αίθουσας ένα άλλο, και τα οποία θα μπορούσαν να συνυπάρχουν σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Φάσεις (Phase) ιακριτή φάση είναι μια περιοχή σε ένα σύστημα στην οποία όλες οι ιδιότητες είναι ομοιόμορφες. Για παράδειγμα, πάγος, νερό σε υγρή μορφή, και υδρατμοί είναι χωριστές φάσεις της ίδιας χημικής ουσίας (Νερό). Ένα δοχείο που περιέχει μη αναμίξιμο λάδι και νερό, περιέχει μόνο υγρό, αλλά υπάρχουν δύο φάσεις παρούσες, δεδομένου ότι ρ oil ρ water. Αζεοτροπικά και Ζεοτροπικά (ή μη αζεοτροπικά) μίγματα Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 3 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 4
Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Καθαρές ουσίες Καθαρή ουσία είναι αυτή που η χημική της σύνθεση είναι χωρικά ομοιόμορφη. Σε οποιαδήποτε θερμοκρασία η χημική σύνθεση του υγρού νερού αποτελείται ομοιόμορφα από μόρια H 2 O. Από την άλλη πλευρά, ο ωκεανός με μίγμα αλατιού-νερού δεν χαρακτηρίζεται ως καθαρή ουσία, δεδομένου ότι η χημική του σύνθεση αλλάζει χωρικά αφού μεταβάλλεται το κλάσμα άλατος ανάλογα με το βάθος. Πολυφασικά συστήματα που περιέχουν απλά χημικά συστατικά είναι καθαρές ουσίες, π.χ., ένα μίγμα πάγου, υγρό νερού, και ο ατμών. Μονοφασικά συστήματα πολλών συστατικών είναι επίσης καθαρές ουσίες, π.χ., αέρας. Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Ποσότητα της ύλης και Αριθμός Avogadro Έχοντας καθορίσει τα συστήματα και τους τύπους της ύλης που περιέχονται σε αυτά (όπως μια καθαρή, μονοφασική ή πολυφασική, ομογενή ή ετερογενή ουσία), θα ορίσουμε τώρα τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για να μετρηθεί η ποσότητα της ύλης που περιέχεται στα συστήματα. Η ποσότητα της ύλης που περιέχεται μέσα σε ένα σύστημα προσδιορίζεται είτε με μέτρηση του αριθμού των μορίων ή της συνολικής μάζας. Μια εναλλακτική λύση είναι ο αριθμός των γραμμομορίων (mole). Η ύλη που αποτελείται από 6.023 10 26 μόρια (αριθμός Avogadro) ενός είδους ονομάζεται ένα kmole της εν λόγω ουσίας. Η συνολική μάζα των εν λόγω μορίων (δηλαδή η μάζα του 1 kmole ουσίας) ισούται με την μοριακή μάζα της ουσίας σε kg. Ομοίως, 1 lb mole ενός είδους περιέχει μοριακή μάζα του σε λίβρες Για παράδειγμα, 18,02 kg νερού αντιστοιχεί σε 1 kmole, 18,02 g νερού περιέχει 1 gmole, ενώ 18,02 lb μάζα του νερού έχει 1 lbmole της ουσίας.. Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 5 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 6 Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Μίγμα Ένα σύστημα που αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά. Αέρας: μίγμα που περιέχει μοριακό άζωτο και οξυγόνο, και αργό. Αν N k =moles του k ειδους σε ένα μίγμα, το γραμμομοριακό κλάσμα του είδους X k ; X k = N k / N, (1) όπου Ν = Σ N k είναι ο συνολικός αριθμός των γραμμομορίων που περιέχεται στο μίγμα. Ένα μίγμα μπορεί επίσης να περιγραφεί από τα κλάσματα μάζας των ειδών m f = m k / m, (2) όπου mk η μάζα των ειδών k και m η συνολική μάζα. m k = N k M k, ; M k μοριακό βάρος οποιουδήποτε είδους k. ; Άρα, η μάζα του μείγματος; m = Σ N k M k. Το μοριακό βάρος ενός μίγματος Μ ορίζεται ως η μέση μάζα που περιέχεται σε ένα kmole του μίγματος, M = m / N = Σ N k M k / N = Σ X k M k Παράδειγμα Υποθέστε ότι ένα δοχείο περιέχει 3.12 kmoles Ν2, 0,84 kmoles Ο2, και 0,04 kmoles Ar. Καθορίστε τα γραμμομοριακά κλάσματα, το μοριακό βάρος του μίγματος, καθώς και τα κλάσματα μάζας των συστατικών. Λύση: Συνολικός αριθμός moles N=312+084+004=40kmoles 3.12 0.84 + 0.04 = 4.0 Γραμμομοριακά κλάσματα: x N2 = N N2 /N = 3.12/4 = 0.78. x Ο2 = 0.84/4=0.21, x Ar = 0.04/4=0.01. το μοριακό βάρος του μίγματος είναι: M = 0.78 28 + 0.21 32 + 0.01 39.95 = 28.975 kg/kmole. Η συνολική μάζα: m = 3.12 28.02 + 0.84 32 + 0.04 39.95 = 115.9 kg, και τα κλάσματα μάζας των συστατικών : Y N2 = m N2 /m = 3.12 28.02/115.9 = 0.754. Y O2 = 0.232, και Y Ar = 0.0138. Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 7 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 8
Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Ιδιότητες (Θερμοδυναμικές ιδιότητες) Ιδιότητες είναι τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος που μπορούν να πάρουν αριθμητικές τιμές, μόνο όταν το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, και χωρίς γνώση της προϊστορίας του. Για παράδειγμα η Θερμοκρασία του νερού σε ένα δοχείο. εν ενδιαφέρει πώς έφτασε η θερμοκρασία σε αυτήν την τιμή, (είτε από ηλιακή ακτινοβολία ή με ηλεκτρική ή άλλη θέρμανση. Αν η θερμοκρασία κυμαίνεται από πχ. 40 o C στο τοίχωμα σε 37 o C στο κέντρο, τότε δεν ορίζεται μοναδικά γιατί το σύστημα δεν είναι σε ισορροπία και άρα δεν είναι η θερμοκρασία ιδιότητα του συστήματος. Οι ιδιότητες μπορούν να διακριθούν σε: Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες (Περιορισμοί & αναστολείς) Constraints and Restraints Περιορισμοί σε ένα σύστημα είναι οι φραγμοί που αποτρέπουν να συμβούν ορισμένου τύπου μεταβολές σε μια χρονική περίοδο. ιακρίνονται περιορισμοί: θερμικοί, μηχανικοί, χημικοί και διαπερατότητας (μάζας). Πρωτογενείς (μετρήσιμες)-ετερογενείς (προκύπτουσες από σχέσεις άλλων) Εντατικές -Εκτατικές Εξωγενείς (extrinsic) (ανεξάρτητες από τη φύση της ουσίας πχ ταχύτητα, ΚΕ) Ενδογενείς (intrinsic),πχ. Θερμοκρασία πίεση, εσωτ. Ενέργεια Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 9 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 10 Θερμοδυναμικό Σύστημα. Ορισμοί-Ιδιότητες Περιορισμοί σε ένα σύστημα Θερμικός περιορισμός (μία μονωμένη επιφάνεια εμποδίζει την μεταφορά θερμότητας). Ένα παράδειγμα ενός μηχανικού περιορισμού είναι ένα σύστημα εμβόλου-κυλίνδρου που περιέχει συμπιεσμένα αέρια και εμποδίζεται να κινηθεί από ένα σταθερό πείρο. Εδώ, ο πείρος χρησιμεύει ως ένας μηχανικός περιορισμός, δεδομένου ότι αποτρέπει την μεταφορά έργου. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η αποθήκευση νερού πίσω από ένα φράγμα το οποίο δρα ως μηχανικός περιορισμός. Ένα περιορισμός διαπερατότητας ή μάζας μπορεί να γίνει αντιληπτός στο παράδειγμα όπου μπάλες πτητικής ναφθαλίνης φυλάσσονται σε μια πλαστική σακούλα. Η σακούλα χρησιμεύει ως ένα μη πορώδες αδιαπέραστο φράγμα που περιορίζει την μεταφορά της μάζας των ατμών ναφθαλίνης από τη σακούλα. Θερμοκρασία και Θερμότητα Ένας χημικός περιορισμός είναι μια ενέργεια ενεργοποίησης, η οποία είναι η ενέργεια που απαιτείται από ένα σύνολο αντιδρώντων ειδών για να αντιδράσει χημικά και να παράξει τα προϊόντα της αντίδρασης. Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 11 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 12
Σώμα σε Θερμοκρασία T 1 Θερμοκρασία και Θερμότητα Θερμοκρασία και θερμότητα συσχετίζονται T 1 T 1 Η αίσθησή μας για την ροή θερμότητας Από υψηλή σε χαμηλή θερμοκρασία Σώμα σε Θερμοκρασία T 2 <T 1 T 2 Για μέταλλα, υψηλή ροή θερμότητας Διαθερμικά υλικά T 2 Για μη μέταλλα, χαμηλή ροή θερμότητας Μονωτικά υλικά Αδιαβατικά τοιχώματα Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 13 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 14 Θερμιδομετρικός ορισμός θερμοκρασίας Μονωτικά τοιχώματα T 2 T 1 Θερμοδυναμικός ορισμός της θερμοκρασίας T T 1 2 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 15 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 16
Φέρουμε δύο συστήματα σε επαφή μέσω διαθερμικού τοιχώματος και τα περιβάλλουμε με αδιαβατικά όρια. Μηδενικός νόμος της Θερμοδυναμικής... Τελική κατάσταση Θερμική Ισορροπία Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 17 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 18 Μηδενικός νόμος Μηδενικός νόμος A D B D C (Σταθερή κατάσταση) Αδιαβατικά Διαθερμικά ύο συστήματα σε θερμική ισορροπία με ένα τρίτο, βρίσκονται σε θερμική ισορροπία μεταξύ τους. Συστήματα Α, Β σε επαφή με ένα σύστημα C Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 19 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 20
Ισόθερμες Θερμοκρασία X X 1,Y 1 X X 1,Y 1 X 2,Y 2 Όλες οι καταστάσεις των αντιστοίχων ισόθερμων των διαφόρων συστημάτων κατέχουν μια ιδιότητα που εξασφαλίζει την θερμική ισορροπία μεταξύ τους X 2,Y 2 X 3,Y 3 X4,Y4 X 3,Y 3 Η θερμοκρασία ενός συστήματος είναι η θερμοδυναμική ιδιότητα που καθορίζει αν το σύστημα βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με άλλα συστήματα Y Ισόθερμη: Όλα τα σημεία ενός συστήματος σε θερμική ισορροπία με μία κατάσταση ενός άλλου συστήματος Αντίστοιχες Ισόθερμες 2 συστημάτων Y (Θερμοδυναμικός ορισμός της θερμοκρασίας) Στηρίζεται στις έννοιες Θερμική Ισορροπία Μηδενικός Νόμος Ισόθερμη Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 21 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 22 Θερμόμετρα Θερμομετρικές Ιδιότητες Μέτρηση της Θερμοκρασίας Θερμοκρασιακές κλίμακες Θερμόμετρα ΠΙΝΑΚΑΣ 1-1 : ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ. Θ Ε Ρ Μ Ο Μ Ε Τ Ρ Ο ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΙΚΗ Σ Υ Μ Β Ο Λ Ο ΙΔΙΟΤΗΤΑ Αέριο υπό σταθερό όγκο Πίεση P Ηλεκτρική αντίσταση 'Ηλεκτρική αντίσταση R (υπό σταθερή πίεση και εντατική κατάσταση) Θερμοζεύγος Θερμική ηλεκτρεγερτική emf (υπό σταθερή πίεση και εντατική δύναμη κατάσταση) Στήλη υγρού σε γυάλινο τριχοειδές Μήκος L Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 23 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 24
Θερμόμετρο Θερμόμετρα στήλης υγρού Θερμόμετρα Αντίστασης Thermistors Θερμοζεύγη Θερμομετρική Ιδιότητα Μήκος στήλης υγρού Αντίσταση Έως 800 C Αύξηση της αντίστασης με Θερμοκρασία μη γραμμικά Πλατίνα 100 Ω at 0 C Αντίσταση (τύπου ημιαγωγού ) Ηλεκτρεγερ τική ύναμη (emf) Χαρακτηριστικά Προτερήματα Μειονεκτήματα Ημιαγωγοί οξειδίου μετάλλου Μείωση της αντίστασης με Θερμοκρασία μη γραμμικά 2,252-10,000 Ω σε25 C μέχρι 300 C ύο διαφορετικοί αγωγοί Αύξηση Τάσης με Θερμοκρασία μη γραμμικά IC sensors Τάση Ημιαγωγοί (transistor) Τάση vs Θερμοκρασία Αναλογική ή ψηφιακή έξοδος μέχρι 150 C Άμεση ανάγνωση Φτηνά Μεγάλη Ακρίβεια Μεγάλη Σταθερότητα ΤυποποίησηΤ ί ιαθεσιμότητα Μεγάλη Ακρίβεια Σταθερότητα Υψηλή αντίσταση Υψηλή ευαισθησία Μικρή μάζα εν απαιτούν τροφοδοσία Φτηνά Ανθεκτικά Μεγάλο εύρος ιαθέσιμα σε μεγάλη ποικιλία Ακριβή σε χαμηλές θερμοκρασίες Συνδεσιμότητα Γραμμικοποίηση Μικρό εύρος Αργά εν ενσωματώνονται σε κυκλώματα Εύθραυστα Ακριβά Απαιτούν πηγή ρεύματος Χαμηλή αντίσταση/μικρή μεταβολή Αυτοθέρμανση η Αργά Απαιτούν πηγή ρεύματος Αυτοθέρμανση Πρόσφατη Τυποποίηση Χαμηλή τάση/μικρή μεταβολή Χρήση βοηθητικού αισθητήρα για θερμοκρασία αναφοράς Αστάθεια Μεταβαλλόμενη ακρίβεια Περιορισμένο εύρος Απαιτούν τροφοδοσία Αυτοθέρμανση Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 25 Θερμοκρασιακές κλίμακες-θερμόμετρα Καθορισμός κλίμακας Θερμοκρασιών Θ(Χ)=αΧ (Υ σταθερό) (1) Θερμοκρασία ΤΣΝ Θ(Χ t )= 273.16 (2) άρα (1) (2) --> 273.16 = αχ t --> α = 273.16 / Χ t (3) και (1) (3) --> Θ(Χ)= 273.16 Χ / Χ t Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 26 Θερμοκρασιακές κλίμακες-θερμόμετρα Θερμόμετρο Αερίου Σταθερού Ογκου P (P) 273.16 P t Θερμοκρασιακές κλίμακες-θερμόμετρα Θερμόμετρο Ηλεκτρικής Αντίστασης R=R o (1+A t +B t 2 ) t σε ο C, R o αντίσταση σε 0 ο C Ενδείξεις του Θερμομέτρου για την θερμοκρασία συμπύκνωσης του νερού σε ατμοσφαιρική πίεση, με χρήση διαφόρων αερίων και διαφορετικές πιέσεις P t στο τριπλό σημείο του νερού Θερμοκρασία τελείου αερίου P 273.16 lim Pt 0 P t Χαρακτηριστικές Θερμομέτρου αντίστασης πλατίνας Θερμίστορ (Thermal Sensitive Resistor) P t (mm Hg) Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 27 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 28
Θερμοκρασιακές κλίμακες Κλίμακες Θερμοκρασίας Κλίμακα Kelvin Τριπλό σημείο νερού P = 0.6113 kpa T = 273.16 K Σημείο πήξης νερού P = 1 atm T = 273.15 K Σημείο βρασμού νερού P = 1 atm T = 373.15 K Κλίμακα Celsius Τριπλό σημείο νερού P = 0.6113 kpa T = 0.1 o C Σημείο πήξης νερού P = 1 atm T = 0 o C Σημείο βρασμού νερού P = 1 atm T = 100 o C 1 o C = 1 K T(K) = T( o C) + 273.15 T(R) = T( o F) + 459.67 T(R) = 1.8 T(K) T( o F) = 1.8 T( o C) + 32 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 29 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 30 Συστήματα και Θερμοδυναμική Ισορροπία Κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Κατάσταση με καθορισμένες τιμές των θερμοδυναμικών συντεταγμένων Θερμοδυναμική Ισορροπία Καταστατικές Εξισώσεις Διεργασίες Θερμοδυναμική Ισορροπία Μηχανική Ισορροπία Θερμική Ισορροπία Χημική Ισορροπία Σύστημα σε κατάσταση Θερμοδυναμικής Ισορροπίας μπορεί να περιγραφεί σε συνάρτηση με τις θερμοδυναμικές του συντεταγμένες Η Θερμοδυναμική ασχολείται μόνο με συστήματα σε θερμοδυναμική Ισορροπία ** Με συστήματα σε κατάσταση μη (Θ.Ι.) ασχολούνται άλλοι κλάδοι της επιστήμης (Μηχανική ρευστών - Φαινόμενα μεταφοράς κλπ) Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 31 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 32
Καταστατικές Εξισώσεις Καταστατικές Εξισώσεις Αέριο σε 2 καταστάσεις Θερμοδυναμικής ισορροπίας Αν πχ. καθοριστεί ο όγκος και η θερμοκρασία του συστήματος τότε η πίεσή του καθορίζεται αυτόματα Από τα P, V, T οι δύο είναι ανεξάρτητες θερμοδυναμικές συντεταγμένες και η τρίτη εξαρτημένη Για κάθε σύστημα σε κατάσταση Θερμοδυναμικής Ισορροπίας υπάρχει μια σχέση (εξίσωση) που συνδέει τις θερμοδυναμικές συντεταγμένες του από τις οποίες μία δεν είναι ανεξάρτητη μεταβλητή. Αυτή η σχέση ονομάζεται Καταστατική εξίσωση (ΚΕ) Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 33 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 34 Καταστατικές Εξισώσεις Καταστατικές Εξισώσεις Κάθε θερμοδυναμικό σύστημα έχει την δικιά του καταστατική εξίσωση που εκφράζει τον ιδιαίτερο χαρακτήρα του και συνήθως δεν προσδιορίζεται θεωρητικά αλλά πειραματικά και είναι τόσο ακριβής όσο και οι πειραματικές μετρήσεις από τις οποίες προέκυψε. Περιβάλλον Σύστημα Πίεση, p f(p,v,t) = 0 Μπορεί να ισχύει για περιορισμένο εύρος τιμών των θερμοδυναμικών συντεταγμένων. Πχ. ΚΕ αερίου σε χαμηλή πίεση Pv=RT PV ( ) C(T) ΚΕ σε υψηλότερες πιέσεις 1... 2 RT V V Θερμοδυναμική επιφάνεια Θερμοκρασία, T Όγκος, V Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 35 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 36
Θερμοδυναμική διεργασία p Κατάσταση 1 Διεργασίες και κύκλοι. Κατάσταση 2 V T Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 37 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 38 Διεργασίες και καταστάσεις ισορροπίας Διάγραμμα P-V για μια διεργασία συμπίεσης p S1 Διαδρομή διεργασίας S 2 V Ποια είναι η κατάσταση του συστήματος κατά μήκος της διαδρομής; Όριο T Εάν σε κάθε σημείο το σύστημα βρίσκεται απειροστά κοντά σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας τότε η διεργασία λέγεται ψευδοστατική ή ημιστατική Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 39 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 40
Θερμοδυναμική διεργασία p Διεργασία 1 Κατάσταση 1 Ημιστατική Κατάσταση 2 Θερμοδυναμικοί κύκλοι P 1 Κατάσταση 1 Διαδρομή I Κατάσταση 2 T Διεργασία 2 Μη ημιστατική Διεργασίες και θερμοδυναμικές ιδιότητες V Διαδρομή II P 2 Κυκλικές διεργασίες και θερμοδυναμικές ιδιότητες Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 41 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 42 Προϊόντα καύσης Παράδειγμα: Κύκλος ατμοστροβίλου Καύσιμο Αέρας Αντλία Ατμοστρόβιλος Εναλλάκτης θερμότητας Μηχανική Ενέργεια προς Γεννήτρια - Ιδιότητες Θερμοδυναμικού Συστήματος - Πίεση - Θερμοκρασία Θερμική Ισορροπία-Μηδενικό Αξίωμα Θερμοκρασία-Μέτρηση Θερμοκρασίας - Θερμοδυναμική Ισορροπία - Καταστατικές Εξισώσεις - Διεργασίες Νερό ψύξης Όριο συστήματος για θερμοδυναμική ανάλυση Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 43 Κεφάλαιο1, Ενότητα 2, Διαφάνεια 44