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

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

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

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

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

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

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

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

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 10: Ισορροπίες φάσεων. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Διοικητική Λογιστική

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

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαγραμμάτων περίπτωσης χρήσης (1ο Μέρος)

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

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

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

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

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

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

2 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Προσχολική Παιδαγωγική Ενότητα 2: Οργάνωση χρόνου και χώρου στα νηπιαγωγεία

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Εκπαιδευτική Διαδικασία και Μάθηση στο Νηπιαγωγείο Ενότητα 1: Εισαγωγή

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

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

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

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

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

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

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

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΚΑΛΑΘΟΣΦΑΙΡΙΣΗΣ ΙΙ

Διαφήμιση και Δημόσιες Σχέσεις Ενότητα 9: Σχέσεις διαφημιστή-διαφημιζόμενου

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

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

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΠΙΝΑΚΕΣ. Θερμοδυναμική 2012 Σελίδα 292

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

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

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

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Διοικητική Λογιστική

Το Εικονογραφημένο Βιβλίο στην Προσχολική Εκπαίδευση

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

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

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

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

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

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 1

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 5 : Διάλυση ορυκτών. Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 3

Αρχιτεκτονική και Οπτική Επικοινωνία 1 - Αναπαραστάσεις

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

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

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης (ΜΒΑ) Ενότητα 6: Συμπίεση Έργου

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Η ΓΝΩΣΗ ΚΑΙ ΤΟ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΤΟΝ ΠΛΑΤΩΝΑ ΚΑΙ ΤΟΝ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ

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

ΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 16: Χημική Ισορροπία. Ντεϊμεντέ Βαλαντούλα Τμήμα Χημείας. Χημική ισορροπία

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΗΘΙΚΗ. Ενότητα 7: Εταιρική Κοινωνική Ευθύνη και Επιχειρείν. Παρούσης Μιχαήλ. Τμήμα Φιλοσοφίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

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

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Το Εικονογραφημένο Βιβλίο στην Προσχολική Εκπαίδευση

Transcript:

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

Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η περιγραφή των ορισμών και των θεμελιωδών εννοιών της Θερμοδυναμικής: α) του μηδενικού νόμου, ο οποίος εισάγει την έννοια της θερμοκρασίας και β) του Έργου. 2

Περιεχόμενα ενότητας Διάκριση τοιχωμάτων Θερμική ισορροπία Μηδενικός νόμος Θερμοκρασία Έργο σύμβαση προσήμου Έργο εκτόνωσης/συμπίεσης 3

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

3 Μηδενικός Νόμος - Έργο

H θερμοκρασία και ο Μηδενικός Νόμος της Θερμοδυναμικής - 1 Διαθερμικά και αδιαβατικά τοιχώματα: όταν δύο συστήματα έρχονται σε επαφή μέσω διαθερμικού τοιχώματος επιτρέπεται απορρόφηση ή έκλυση εκείνης της μορφής ενέργειας που θα ονομάσουμε θερμότητα. τα αδιαβατικά τοιχώματα δεν επιτρέπουν εξωτερικές επιδράσεις στις καταστάσεις ενός συστήματος. Για παράδειγμα, δεν επιτρέπουν την απορρόφηση ή την έκλυση θερμότητας. 6

H θερμοκρασία και ο Μηδενικός Νόμος της Θερμοδυναμικής - 2 Θερμική ισορροπία: Όταν δύο (ή περισσότερα) συστήματα έρθουν σε επαφή μέσω διαθερμικών τοιχωμάτων, τότε μεταβάλλονται οι καταστάσεις τους και μετά την παρέλευση πεπερασμένου χρόνου δημιουργούνται νέες καταστάσεις ισορροπίας, που δε μεταβάλλονται πιά. Θα λέμε τότε ότι τα συστήματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. 7

Μηδενικός Νόμος της Θερμοδυναμικής - 1 Εάν σύστημα Α είναι σε θερμική ισορροπία με σύστημα C και σύστημα Β είναι σε θερμική ισορροπία με το σύστημα C τότε το σύστημα Α είναι σε θερμική ισορροπία με σύστημα Β Αρα, οι καταστάσεις των συστημάτων αυτών χαρακτηρίζονται από μια κοινή ιδιότητα που λέγεται θερμοκρασία 8

Μηδενικός Νόμος της Θερμοδυναμικής - 2 Εάν δεν έχουμε θερμική ισορροπία τότε θα ρέει ενέργεια από την περιοχή υψηλής θερμοκρασίας προς την περιοχή χαμηλής θερμοκρασίας 9

Έργο - 1 Όταν θέλουμε να μετρήσουμε το έργο, w, χρησιμοποιούμε τον ορισμό: έργο = (αντιτιθέμενη δύναμη x μετατόπιση) Εργο μπορεί να γίνει σε ένα σύστημα από το περιβάλλον του ή μπορεί να γίνει από ένα σύστημα στο περιβάλλον του Σύμβαση για το πρόσημο του έργου: Θετικό είναι το έργο που γίνεται από το περιβάλλον στο σύστημα Παράδειγμα 2: Εάν w = 3 J, έργο γίνεται στο σύστημα. Εάν w = -5 J, έργο γίνεται από το σύστημα. 10

Έργο - 2 Παράδειγμα 3:Έργο ανύψωσης σώματος μάζας m. Στην περίπτωση αυτή, έργο γίνεται από το περιβάλλον στο σύστημα/σώμα και είναι θετικό Ανοδος βάρους στο περιβάλλον έργο γίνεται από σύστημα. Κάθοδος βάρους στο περιβάλλον έργο γίνεται στό σύστημα. 11

Εργο εκτόνωσης και συμπίεσης - 1 Στη θερμοδυναμική θα εξετάζουμε πολύ συχνά το έργο που γίνεται από ή σε ένα σύστημα όταν αυτό εκτονώνεται ή συμπιέζεται Η δύναμη στην εξωτερική επιφάνεια του εμβόλου είναι: F p A Το στοιχειώδες έργο για να μετατοπιστεί το έμβολο κατά dz προς τα πάνω, έναντι της αντιτιθέμενης F είναι: dw Fdz άρα dw p Adz p dv όπου dv είναι η μεταβολή του όγκου 12

Εργο εκτόνωσης και συμπίεσης - 2 Στοιχειώδες έργο συμπίεσης/εκτόνωσης: εκτόνωση, dv > 0 dw < 0. Eργο γίνεται από το σύστημα(κάποιο βάρος ανυψώνεται στο περιβάλλον) συμπίεση, dv < 0 dw > 0. Eργο γίνεται στό σύστημα(κάποιο βάρος χάνει ύψος στο περιβάλλον) 13

Άσκηση 1 Ενα αέριο βρίσκεται μέσα σε κυλινδρικό δοχείο με έμβολο και καταλαμβάνει όγκο V αρχ = 0.15 m 3. To αέριο εκτονώνεται με κίνηση του εμβόλου προς τα έξω, μέχρι ο όγκος του να γίνει V τελ = 0.35 m 3. Η πίεση στην εξωτερική επιφάνεια, που αντιτίθεται στην κίνηση είναι σταθερή και ίση με p εξ = 210 kpa. Να υπολογιστεί το έργο. Λύση: Το έργο για εκτόνωση υπό σταθερή εξωτερική πίεση θα βρεθεί με ολοκλήρωση: dw p 42 kj w p dv V w p dv p dv 3 3 210000 Pa 0.35 m 0.15 m 42000 Pa m Παρατήρηση: Το έργο στην περίπτωση αυτή είναι ίσο κατά απόλυτη τιμή με το εμβαδό του γραμμοσκιασμένου ορθογωνίου στο διάγραμμα (p, V) 3 14

Άσκηση 2 Αέριο εκτονώνεται μέσα σε θάλαμο έναντι εμβόλου, στην εξωτερική επιφάνεια του οποίου υπάρχει κενό, δηλ. η πίεση είναι μηδέν. Να υπολογιστεί το έργο. Λύση: Για το έργο εκτόνωσης/συμπίεσης έχουμε: w p dv 0dV 0 15

Άσκηση 3 Αέριο μεθάνιο εκτονώνεται έναντι σταθερής εξωτερικής πίεσης 200 Torr μέχρι να αυξηθεί ο όγκος του κατά 3.3 lt. Υπολογίστε το έργο, w. Λύση: w p dv και για σταθερή p εξ : w p V p εξ = (200/760) atm x (101325 Pa/atm) = 26664 Pa ΔV = 3.3 10-3 m 3 Αρα, w = - 88 J 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