Vyýpisky 15

- jejím základem 3 principy (základní zákony, axiomy). V termodynamických úvahách se neuplatňuje čas, ani veličiny s ním spojené, např. rychlost průběhu dějů.
…………………………………………………………………………………………........................

Termodynamický systém = soubor hmotných těles nebo částic, oddělený od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami, př. plyn v uzavřené nádobě.
Systémy:
- otevřené: se svým okolím vyměňují látku i energii.
- uzavřené: s okolím vyměňují jen energii. Látku ne.
- izolované: nevyměňují si ani látku ani energii.
………………………………………………………………………………………….
Jiné dělení systémů:
- homogenní: v nich vlastnosti ve všech částech stejné nebo se mění plynule, ne skokem (např. plyn v nádobě, nenasycené vodní roztoky solí, . . . ).
- heterogenní: soustavy složené ze 2 nebo více homogenních částí, tzv. fází (např. směs vody a jejího ledu).
………………………………………………………………………………………….
Vlastnosti termodynamických systémů vyjadřujeme:
veličinami extenzivními: jejich číselná hodnota je přímo úměrná hmotnosti systému (např. tíha, objem, tepelná kapacita, . . . ). Jsou to veličiny aditivní (jejich hodnota pro celý systém = součtu hodnot pro homogenní části).
Nebo
- veličinami intenzivními: jejich hodnota na hmotnosti systému nezávisí (př. teplota, tlak, hustota, molární tepelná kapacita, . . .).
.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-
Jiné dělení veličin:
Stavové veličiny: jejich hodnoty závisí pouze na okamžitém stavu systému (nikoliv na stavech minulých). Př. tlak, teplota, . . .
Dějové veličiny: charakterizují děj probíhající v systému. Př. práce, teplo, . . .
………………………………………………………………………………………….
Práce: prací rozumíme silové působení systému A na systém B, které vede ke změně stavu systému B. Silové působení přitom překonává odpor, který systém B klade vnucované změně stavu.
Teplo: teplem, které systém A předal systému B, se rozumí energie převedená ze systému A do systému B jiným způsobem než prací.
………………………………………………………………………………………….
Děje:
- vratné (reverzibilní): takové lze kdykoliv zastavit a obrátit směr jejich průběhu.
nevratné (ireverzibilní): nelze změnit směr jejich průběhu. Nevratné jsou např. všechny děje v přírodě, které probíhají samovolně.
.........................................................................................................................................
( Stav systému určen - hodnotami stavových veličin (nikoliv dějových).
Rovnovážný stav . . . . . hodnoty v celém systému stejné a časově stálé.
V opačném případě - stav nerovnovážný.
Systémy samovolně z nerovnovážných stavů do stavů rovnovážných.
Přechod systému z jednoho stavu do jiného = děj = řada na sebe navazujících stavů.
Rovnovážný děj = řada rovnovážných stavů.
Nerovnovážný děj = řada nerovnovážných stavů.
Reálné děje - jsou nerovnovážné. Probíhají-li však velmi pomalu, systém prochází řadou téměř rovnovážných stavů (hodnoty každé stavové veličiny v každém okamžiku v celém systému se stačí vyrovnat).
( Rovnovážné děje jsou vratné.
Nerovnovážné děje jsou vždy nevratné.
.........................................................................................................................................
Cyklický děj . . . systém projde řadou stavů, ale na konci je systém i jeho okolí opět v původním (výchozím) stavu.
……………………………………………………………………………………................................
- zákon zachování energie, aplikovaný na otevřené systémy.
.......................................................................................................................................……………….
Přechod otevřeného systému z jednoho rovnovážného stavu do jiného rovnovážného stavu
( systém si vyměňuje se svým okolím teplo (Q a práci (W (.
(Q = teplo přijaté systémem od okolí, (Q ( 0.
(W ( = práce, kterou vykonaly vnější síly na systému, (W ( ( 0.
((Q + (W () . . . součet závisí jen na počátečním a koncovém stavu systému.
( musí být roven změně některé stavové funkce systému. Touto funkcí je vnitřní energie systému:
(163)
(163) . . . 1. princip termodynamiky. Ve tvaru (163) platí pro konečné změny stavu systému.
.......................................................................................................................................……………….
( Pro nekonečně malé změny

(164)


(164) . . . diferenciální tvar 1. principu termodynamiky.
.......................................................................................................................................……………….
(Q, (W( nejsou úplnými diferenciály. Změny jejich hodnoty závislé na způsobu přechodu z původního stavu do nového stavu.
Jejich součet je úplným diferenciálem (= dU). Hodnoty U závisí na okamžitém stavu systému:
(U = U2 – U1 .
..............................................................................................................................……………………..
(W ( , (W ( = práce systémem přijaté.
(W = - (W ( , (W = - ( W ( práce systémem vykonané. (
(165)


(166)


1. princip termodynamiky: Teplo přijaté systémem se spotřebuje na zvýšení jeho vnitřní energie a na práci systémem vykonanou.
................................................................................................................................................................
( Změna vnitřní energie při cyklickém ději je nulová : (U = 0, (U = 0. Úkol: Vysvětlete proč.
Úkol: Zjistětě, zda 4-taktní cyklus benzinových spalovacích motorů je cyklický děj.
.............................................................................................................................................................
( (Q = (W . . . při cyklickém ději by měl systém přijaté teplo měnit beze zbytku v práci. (!)
.........................................................................................................................................
( Systém izolovaný: (Q = (W = 0 ( dU = 0.
Vnitřní energie izolovaného systému se nemění – a to při žádném ději.
.........................................................................................................................................
Vratná změna stavu – možný zpětný návrat do původního stavu.
Při nekonečně malé změně stavu podle (166)
(Q = dU + p.dV.
pro ideál. plyn : U = U(T)
konkrétně pro n molů ideál. plynu U = n CvT
dU = n Cv dT, (vztah (155))
................................................................................................................................................................
Při vratných dějích ideál. plynu: p = p (V).
Proto 1. princip
- ve tvaru diferenciálním

(167)


- a integrálním
(168)
...............................................................................................................................................................

1. Děj izochorický: ( V = konst. ( (V = (V= 0)
(W = (W = 0 ( (Q = (U , (Q = (U
Ze stavové rovnice pV = n.RT ( p1V = n. RT1