Vyýpisky 16

(192)
K . . . . vždy ( 1, a tím větší, čím TH ( TS .
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................
Poznámka:
Tepelné stroje – vyměňují se svým okolím energii formou tepla a práce.
tepelné motory: vyměňují energii formou tepla a konají práci.
chladničky a tepelná čerpadla: vyměňují energii formou práce (el. motory) a přenášejí teplo
z chladnějšího tělesa na teplejší.
................................................................................................................................................................
Příklady:
Kapitola 21:
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
Hodnověrnost naměřených teplot běžnými teploměry . . . závislá na vlastnostech teploměrné látky (rtuť, líh, vodík, . . . ) . . . . nerovnoměrná teplotní roztažnost (pevných látek a kapalin), nerovnoměrná teplotní rozpínavost reálných plynů, nelineární teplotní závislost el. odporu, . . .
................................................................................................................................................................
Teoreticky nejideálnější možnost měření teploty . . . s využitím Carnotovy věty: účinnost vratně pracujících tepelných strojů nezávisí na pracovní látce ani na stroji samém
( = (viz (190))
(
Postup měření neznámé teploty T ( TH :
vratný tepelný stroj pracuje mezi neznámou T a známou TS ( T0 = např. 273,16 K. Měříme teplo QH (při každém cyklu stroji dodané) a QS (teplo strojem odevzdávané). Pak

(193)
Termodynamická teplotní stupnice je shodná s Kelvinovou teplotní stupnicí.
................................................................................................................................................................

( Makroskopické vlastnosti termodynamického systému určeny vlastnostmi a chováním jeho molekul. Zákonitosti, kterými se řídí soubory obrovského počtu částic studuje kinetická teorie (v podstatě statistická mechanika).
( Téměř každý stav termodyn. systému lze realizovat několika způsoby (rozdělit molekuly do několika podřízených stavů, molekuly jsou rozlišitelné), např.:
Každá konfigurace (makrostav) realizována několika mikrostavy W.
Konfigurace (makrostavy) s vyšším počtem mikrostavů = pravděpodobnější.
Počet mikrostavů dané konfigurace (makrostavu):
W = , kde N = celkový počet molekul makrostavu (zde 6)
Pravděpodobnost konfigurace: P = .
Např. pravděpodobnost makrostavu I = pravděpodobnosti makrostavu VII
a mají hodnotu PI = = 0,0156 ,
ale makrostav IV má pravděpodobnost výskytu PIV = = 0,3125.
Při velkém počtu molekul (např. při normálním tlaku a teplotě je hustota n ( 1019 cm-3 ) se pravděpodobnost makrostavu s rovnoměrným rozdělením molekul do obou polovin krabice blíží 1.
................................................................................................................................................................
Konfiguracím (makrostavům) s větší pravděpodobností P výskytu (s větším počtem W mikrostavů) odpovídá větší hodnota entropie:
Boltzmannova rovnice pro entropii
(194)
................................................................................................................................................................
Pokud v termodyn. systémech probíhají nějaké děje samovolně, pak v nich probíhají změny vedoucí od stavů méně pravděpodobných ke stavům pravděpodobnějším, tj. s vyšší hodnotou entropie. Samovolné děje končí stavem s nejvyšší možnou hodnotou entropie - stavem termodynamické rovnováhy.
( Kolem rovnovážných stavů mohou vznikat náhodné, samovolné fluktuace – dočasné odchylky. Vlivem náhodné fluktuace může systém přejít z daného stavu do stavu s vyšším stupněm uspořádanosti, a tedy entropie při tomto ději může klesnout.
2. princip termodynamiky ukazuje směry nejpravděpodobnějších průběhů jednotlivých nevratných dějů, nikoliv průběhů jedině možných.
………………………………………………………………………………………………………………………

2. princip termodynamiky zavádí změnu entropie.
(S = = S2 – S1 , ale S2 = ?, S1 = ?
Entropie je určena až na libovolnou aditivní konstantu.
Základní hodnota entropie zvolena tak, aby entropie libovolného systému při teplotě 0K byla nulová.
Volba základní hodnoty entropie přijata za 3. princip termodynamiky:
Entropie krystalické látky, chemicky čisté, se při teplotě 0K rovná nule ( S ( 0, když T ( 0K).
Jiné znění 3. principu termodyn.:
V žádném termodynamickém systému nelze žádným způsobem dosáhnout abs. nulové teploty
(T = 0K) konečným počtem kroků v konečném čase.
Tzn. naprostou nedosažitelnost abs. teplotní nuly. ( V r. 1994 bylo dosaženo v laboratorních podmínkách teploty řádově 10-10 K.)
........................................................................................................................................
Matematický zápis 3. principu termodynamiky:

(195)
.........................................................................................................................................
- pokračování: FYZIKA 2 – soubor 17 (Základy fyziky pevných látek)
FYZ 2 – soubor 16 (Termodynamika a entropie), RNDr. Vladimír Zdražil, Ph.D., Strana (celkem )
3.7 Děje vratné a nevratné. Druhý princip termodynamiky
3.8 Entropie
(S = S2 - S1 =
(S ( 0
3.9 Změny entropie při vratných změnách stavu ideálního plynu
3.10 Carnotův cyklus a účinnost tepelných strojů
W = n R (TH – TS ) ln
W = QH - QS
( =
3.11 Termodynamická teplota
K =

K =
3.12 Entropie a pravděpodobnost stavu termodynamického systému
S = k.ln W
3.13 Třetí princip termodynamiky