Θερμότητα - διαφάνειες 007-8, Σειρά Βιβλιογραφία (ενδεικτική) H.D. Young, Πανεπιστημιακή Φυσική Τόμος Α, (5-, 5-, 5-3, 5-5, 5-6, 6-, 6-, 6-4, 7-, 7-, 7-3, 7-4, 7-5, 7-6, 7-7,7-8) Σημειώσεις καθ. Κου Δ. Μεντζαφού (διαθέσιμες στο htt://www.aua.gr/~bethanis/thermo.htm), Κεφ. 5 Ενέργεια και Θερμότητα, Κεφ. 6 Μετατροπές Ενέργειας Ασκήσεις (ενδεικτικές) H.D. Young, 5-3, σ. 443, 5-4, σ. 444, 5-45, σ. 445, 5-48, σ. 445, 5-49, σ. 445, 5-5, σ. 445, 5-53, σ. 445, 5-55, σ. 445, 5-8, σ. 447, 6-7, σ. 478, 6-5, σ. 479, 7-6, σ. 500, 7-7, σ. 50, 7-0, σ. 50, 7-4, σ. 50, 7-5, σ. 50
Καταστατική εξίσωση Ιδ. αερίου PV nr Τ Τ 3 Τ Τ Ισόθερμες Ιδανικού αερίου
Θερμοκρασία (Τ) Το μέγεθος που δείχνει πόσο «θερμό» η «ψυχρό» είναι ένα σώμα, ως προς κάποια κλίμακα Σε ιδανικό αέριο η Τ σχετίζεται με την μέση κινητική ενέργεια των μορίων ΔΕΝ είναι όμως ενέργεια! Είναι καταστατικό μέγεθος, δηλ εξαρτάται μόνο από την κατάσταση στην οποία βρίσκεται ένα σώμα - σύστημα και όχι πώς έφθασε εκεί < Κινητική Θεωρία αερίων mu > 3 3/ για μονοατομικό αέριο k.38*0 3 J / V nr K k
Μέτρηση Θερμοκρασίας - Θερμόμετρα Διαστολή υγρού P nr/v
Μέτρηση Θερμοκρασίας - Θερμόμετρα Κάμψη λόγω διαφοράς συντελεστή διαστολής Μέτρηση Θερμ. ακτινοβ στ 4
Μέτρηση Θερμοκρασίας Απόλυτη κλίμακα τρ 73, 6 τρ τρ
Εσωτερική Ενέργεια (U) Το σύνολο της μηχανικής (κινητικής και δυναμικής) ενέργειας που σχετίζεται με την κίνηση των ατόμων/ μορίων (μεταβατική, περιστροφική, ταλάντωση) και τα δυναμικά πεδία που διαμορφώνονται από τιςαλληλεπιδράσειςμεταξύτους (δεσμοί). Ιδανικό Αέριο (Ι.Α) (Κινητική Θεωρία) < mu f k > U καταστατικό μέγεθος (εξαρτάται μόνο από την Τσε ιδανικό αέριο). Γενικά εξαρτάται και από την πίεση U N f k f mol R Δεν περιλαμβάνονται στον ορισμό η χημική και η πυρηνική ενέργεια. f βαθμοί ελευθερίας, ανάλογα αν πρόκειται για μονοατομικό, διατομικό, μόριο
Μεταβολή Εσωτ. Ενέργειας ΔU σε θερμοδυναμικό κύκλο Τυχαία κυκλική μεταβολή ΔU - ΔU ΔU ολ ΔU +ΔU 0
Θερμότητα Μορφή ενέργειας που μεταδίδεται από ένα σώμα σε άλλο λόγω διαφοράς θερμοκρασίας ή μεταβολής φάσης Αναφέρεται πάντα σε μεταφορά ενέργειας και ποτέ στοποσόενέργειαςπου περιέχεται σε ένα σύστημα (εσωτερική ενέργεια) ΔΕΝ είναι καταστατικό μέγεθος, εξαρτάται από το είδος της μεταβολής
Α Θερμοδυναμικό Αξίωμα (ΑΘΑ) dq du + dw du + dv Απειροστές μεταβολές Q ΔU + W ΔU + ΔV Πεπερασμένες μεταβολές
Θερμιδομετρία (Θεμελιώδης εξίσωση) dq mcd kd c m dq d cal / gr 0 C,490 J / kgr 0 C m nm, C dq ncd Mc c ειδική θερμότητα C Μοριακή Θερμότητα (γραμμομοριακή ειδική θερμότητα)
Παράδειγμα εφαρμογής c w cal/gr*grad t x >t > t 0
Στερεά Υγρά - Αέρια
Αλλαγές φάσεων Q ± L m, QE ± L E m C αερ Q E C Y Q C στ dq mcd dq dt d mc dt d dt mc dq dt dq/dt σταθ c d dt
Παράδειγμα εφαρμογής Μετατροπή φάσης?,..., 5 0, 30 0 0 m m gr m m C C ύ ά Τ νερο γου π gr m m c L m m c m L Q,5... ) ( ) ( +
Που πηγαίνει η θερμότητα τήξης/εξαέρωσης? F du dr F du dr
Μοριακές Θερμότητες Αερίων Για... ιδιο... d dq nc d,... dq nc d dq > dq... διότι.. μέρος.. της... dq.. καταναλώνεται... σε.. εργο.. dv dq C > C +d Vσταθ, C dq FS dw Fdx PSdx PdV dx Pσταθ, C
ΔUnC ΔΤ Πάντοτε! (για οποιαδήποτε μεταβολή μεταξύ ισοθέρμων Iδ. αερίου) Σταθερός όγκος (Ισόχωρη dv0) dqdu+dv du (ΑΘΑ) dqnc d (Θερμιδομετρία) Αρα dunc d dunc d Σταθερή πίεση (Ισοβαρής) du εξαρτάται μόνο από d (αρχική τελική κατάσταση) Πάλι dunc d
du nc d n(f/)rd CfR/ Για μονοατομικό Ι.Α
Μοριακή Θερμότητα (γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα) ιδανικού αερίου Μονοατομικό, f3 (κίνηση σε x,y,z), C 3R/ Διατομικό, f5 (κίνηση σε x,y,z, περιστροφές), C 5R/
Ατομική Θερμότητα στερεών Ταλαντώσεις με 3 βαθμούς ελευθερίας (f3) Νόμος Dulong-Petit Για mol E κιν 3 RΤ E δυν 3 RΤ E ολική 3R dq C d 3Rd C 3R
Εργο στην Θερμοδυναμική ) ln( 0 ) ( ) ( V V nr V nr dv dv dw nc d du dw dq nc W dv dw V V W dv dw dv du dw du dq + + Ισοβαρής Αδιαβατική Ισόθερμη
Ισόχωρη μεταβολή W PΔV0, Q ΔU +W Q ncδ
Ισόθερμη μεταβολή
Ισοβαρής μεταβολή dw B A dv W ( V VA) B
Αδιαβατική μεταβολή dq 0 dw du nc d W dw W nc ( )
Ισόχωρες μεταβολές Εσωτερική Ενέργεια U C n U U έ ό ό f U P f U ά ή U n C ά d du n C nc d du mol mol Α Ι Ε Γ.......... ).. ( ), (....... ριο δανικ στο νο μ γενικ πειδ ενικ
Ισοβαρείς μεταβολές - Ενθαλπία Οι περισσότερες συνήθεις μεταβολές είναι ισοβαρείς, π.χ. χημικές αντιδράσεις σε ατμοσφαιρική πίεση Για τις ισοβαρείς δεν υπάρχει καταστατικό μέγεθος (ενέργεια) που η μεταβολή του να σχετίζεται άμεσα με την παρεχόμενη ή απαγόμενη θερμότητα, διότι: Γενικά..( ΑΘΑ).. dq du Ισόχωρες... dq Ισοβαρείς... dq du? + dv Ορίζομε... H U + V... Ενθαλπία Ισοβαρείς.. σταθ d( V ) dq dq Επίσης nc du + Γενικά... C d... C dv du + d( V ) d( U + H dq n d n dv dh d dh d V ) dh mol