ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 1: Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σχετικά έγγραφα
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 2: Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 6: Εντροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 3: Μηδενικός Νόμος - Έργο. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 4: Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Διοικητική Λογιστική

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Προσχολική Παιδαγωγική Ενότητα 2: Οργάνωση χρόνου και χώρου στα νηπιαγωγεία

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εκπαιδευτική Διαδικασία και Μάθηση στο Νηπιαγωγείο Ενότητα 1: Εισαγωγή

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαγραμμάτων περίπτωσης χρήσης (1ο Μέρος)

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.3.3: Μεθοδολογία εφαρμογής προγράμματος Ολικής Ποιότητας

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Έλεγχος και Διασφάλιση Ποιότητας Ενότητα 4: Μελέτη ISO Κουππάρης Μιχαήλ Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.3.2: Παραδοσιακή VS νέα προσέγγιση της ΔΟΠ

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.4: ISO 9004:2009

Διαφήμιση και Δημόσιες Σχέσεις Ενότητα 9: Σχέσεις διαφημιστή-διαφημιζόμενου

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΗΘΙΚΗ. Ενότητα 9: Σχέση Ηθικής και Δικαιοσύνης. Παρούσης Μιχαήλ. Τμήμα Φιλοσοφίας

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 19: Εισαγωγή στα τετραγωνικά δυναμικά. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 12: Ασκήσεις. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Αριθμητική Ανάλυση. Ενότητα 1: Εισαγωγή Βασικές Έννοιες. Φραγκίσκος Κουτελιέρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 6 : Διάσταση των ουσιών σε υδατικά διαλύματα. Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

2 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Ενότητα 10 η : Ανάλυση Εικόνας. Καθ. Κωνσταντίνος Μπερμπερίδης Πολυτεχνική Σχολή Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Θεωρία Λήψης Αποφάσεων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Μάρκετινγκ. Ενότητα 2: Αξία για τους Πελάτες

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΚΑΛΑΘΟΣΦΑΙΡΙΣΗΣ ΙΙ

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΚΑΛΑΘΟΣΦΑΙΡΙΣΗΣ Ι

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Συστήματα Επικοινωνιών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης (ΜΒΑ) Ενότητα 3: Εφαρμογές Δικτυωτής Ανάλυσης (2 ο Μέρος)

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.6.1: Το οργανόγραμμα της ποιότητας

Διοικητική Λογιστική

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 1

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 23: Ασκήσεις. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 3

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Οικονομικά για Μη Οικονομολόγους Ενότητα 0: Εισαγωγικά Στοιχεία

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Transcript:

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι Ενότητα 1: Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η περιγραφή των ορισμών και των θεμελιωδών εννοιών της Θερμοδυναμικής 2

Περιεχόμενα ενότητας Ορισμοί και βασικές έννοιες Σύστημα, τοιχώματα, είδη συστημάτων Εντατικές και Εκτατικές ιδιότητες Κατάσταση συστήματος Κατάσταση ισορροπίας 3

Ενδεικτική βιβλιογραφία Χημική Θερμοδυναμική Σ. Μπογοσιάν Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, Πάτρα, 2008. 4

1 Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής

Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής Η Θερμοδυναμική εξετάζει τις μακροσκοπικές συνέπειες στην κατάσταση του υπό μελέτη συστήματος, αυτές δηλαδή που είναι παρατηρήσιμες και μετρήσιμες. Το κλειδί στην απλότητα των μακροσκοπικών παρατηρήσεων είναι η βραδύτητα με την οποία διεξάγονται αυτές, σε σύγκριση με την ταχύτητα των κινήσεων των ατόμων Η συντριπτική πλειοψηφία των πολυπληθών αλλαγών που μπορεί να προκαλούνται σε ατομικές συντεταγμένες δεν αντιστοιχούν σε μακροσκοπικά παρατηρήσιμες μεταβολές 6

Θεμέλια της Θερμοδυναμικής - 1 Οι ακόλουθες φράσεις που μπορείτε να δεχτείτε ως γεγονότα συνηθισμένης εμπειρίας χαρακτηρίζονται ως θεμέλια της θερμοδυναμικής: Τα διάφορα σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία μεταξύ τους όταν είναι «κατά την ίδια έκταση ζεστά» Είναι αδύνατο να υπάρξει κάποια μηχανή που να λειτουργήσει χωρίς την κατανάλωση κάποιας μορφής ενέργειας Οι διεργασίες που γίνονται με αυθόρμητο τρόπο στη φύση δεν μπορούν να αντιστραφούν εντελώς χωρίς εξωτερική παρέμβαση 7

Θεμέλια της Θερμοδυναμικής - 2 Στόχος μας θα είναι να εκφράσουμε αυτές τις 3 φράσεις υπό μορφή Νόμων και στη γλώσσα των μαθηματικών. Η κάθε μία από τις 3 ανωτέρω φράσεις που βασίζονται σε παρατηρήσεις που έχουμε κάνει, θα οδηγήσει στην εισαγωγή μιας συνάρτησης, -κατά σειρά- της θερμοκρασίας, της εσωτερικής ενέργειας και της εντροπίας 8

Θεμέλια της Θερμοδυναμικής - 3 Οι 3 αυτές συναρτήσεις έχουν τη χαρακτηριστική ιδιότητα να είναι συναρτήσεις καταστάσεως, είναι δηλαδή πλήρως καθορισμένες από την κατάσταση του συστήματος που μελετάτε Θα δούμε ότι αυτό θα έχει σα συνέπεια τα διαφορικά τους να είναι τέλεια, δηλαδή η μεταβολή της τιμής τους να εξαρτάται μόνο από την αρχική και την τελική κατάσταση του συστήματος 9

Θεμέλια της Θερμοδυναμικής - 4 Η θερμοδυναμική ανάλυση μπορεί να καταδείξει εάν μια διεργασία είναι ή δεν είναι εφικτή. Ωστόσο, στην περίπτωση που είναι εφικτή, δεν μπορεί να δείξει πόσο γρήγορα θα γίνει ή εάν τελικά αυτή θα είναι πραγματοποιήσιμη σε πεπερασμένο ή μη-πεπερασμένο χρόνο 10

Ορισμοί και βασικές έννοιες - 1 Σύστημα: αυθαίρετο αλλά ορισμένο τμήμα του Σύμπαντος. Αντικείμενο μελέτης της Θερμοδυναμικής Περιβάλλον: Έχοντας ορίσει το Σύστημα, με τον όρο «περιβάλλον» θα χαρακτηρίσουμε το «υπόλοιπο σύμπαν» Τοιχώματα: Τα σύνορα (υπό μορφή επιφάνειας) που καθορίζουν τα όρια του Συστήματος. Περίβλημα του Συστήματος 11

Ορισμοί και βασικές έννοιες - 2 Είδη Συστημάτων ανοικτό κλειστό απομονωμένο 12

Θερμοδυναμικές ιδιότητες - 1 Η θερμοδυναμική ασχολείται με τις μακροσκοπικές ιδιότητες του υπό μελέτη σώματος. Αυτές ταξινομούνται σε 2 κατηγορίες Εκτατικές Ιδιότητες, Ε i είναι παράμετροι που χαρακτηρίζουν το σύστημα και που η τιμή τους εξαρτάται από το μέγεθος του συστήματος. Π.χ. όγκος, μάζα, αριθμός των γραμμομορίων των συστατικών, κλπ E n i 1 E i Ολική ιδιότητα συστήματος Τιμή της ιδιότητας στο i τμήμα του συστήματος 13

Θερμοδυναμικές ιδιότητες - 2 Εντατικές Ιδιότητες, Ι i είναι παράμετροι που χαρακτηρίζουν το σύστημα και που η τιμή τους είναι ανεξάρτητη από το μέγεθος του συστήματος. Οι τιμές τους καθορίζονται σε κάθε σημείο του συστήματος. Π.χ. πίεση, πυκνότητα, επιφανειακή τάση, κλπ 14

Παράδειγμα 1: Το σύστημα είναι αρχικά χωρισμένο σε δύο τμήματα Α και Β, όγκων V A και V Β με ένα εσωτερικό τοίχωμα. Η πίεση, p, έχει την ίδια τιμή στα δύο τμήματα. Μετά την αφαίρεση του τοιχώματος, ο όγκος του όλου συστήματος που είναι εκτατική ιδιότητα είναι V = V A + V B. Aντίθετα, η συνολική πίεση που είναι εντατική ιδιότητα παραμένει p. 15

Κατάσταση συστήματος και κατάσταση ισορροπίας Kατάσταση του συστήματος Το σύνολο των εκτατικών και εντατικών ιδιοτήτων του συστήματος καθορίζουν την κατάσταση του συστήματος Kατάσταση ισορροπίας Για κάθε απομονωμένο σύστημα με καθορισμένες εκτατικές ιδιότητες υπάρχει ένας πεπερασμένος χρόνος μετά την παρέλευση του οποίου όλες οι ιδιότητες του συστήματος αποκτούν μια σταθερή τιμή. Η κατάσταση του συστήματος τότε ορίζεται ως κατάσταση ισορροπίας. 16

Αναφορές Όλες οι εικόνες είναι από το βιβλίο Χημική Θερμοδυναμική, Σ. Μπογοσιάν Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, Πάτρα, 2008 17

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 19

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0.0. 20

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών. Καθηγητής, Σογομών Μπογοσιάν. «Θερμοδυναμική Ι». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/cmng2180/ 21

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 22