Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

download Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

of 27

Transcript of Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    1/27

    Handout 1 -

    :

    ,

    ,

    () . 2012/2013.

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    2/27

    2

    (- ) , . , , -

    . , , . , .

    () : - , .

    , ( ) .. - (- ) .

    , . , - .

    .

    , (1. ).

    (

    ) (2. ).

    , , , .

    () -(, . - ).

    () .

    - , , , .

    -

    -

    ,

    ()

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    3/27

    3

    o :

    - ( , )- ( , )- ( , )

    W

    Q

    m,n

    -

    ( ) . ( ).

    ( ) .

    () : , , . , ( ) -(, ).

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    4/27

    4

    -

    ( , )..

    ( )

    ( p, V, T, ) .

    -

    ( -)

    , ( 19. ). .

    -

    1.

    . , .

    : p, T... m, V, H, S, Q, W (').

    .

    1 2

    W

    Q

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    5/27

    5

    :

    1. ()

    2. ( ) , , (

    )

    3. - ( ) ...

    4. (

    )

    2.

    : p, T , , , , , tm W H S Q W .

    ().

    1 2 ( -).

    a

    ( ) , .

    .

    .

    .

    Wt

    m

    Q

    m .

    -

    , .

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    6/27

    6

    () .

    . .

    .

    1. : :

    ( ), (

    ), , () .

    2. :():

    , ('' '' . =).

    :

    1.

    2.()

    3.

    : p, T V, U, H, S

    : QW

    A B

    C C

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    7/27

    7

    (): Mg,

    Rg, cp, cv.

    , , . .. - . .

    (. ) , ().

    ( ) () ().

    - W1, W2, Q1, Q2 W12Q12

    . .

    : 1 = , 111,2 = , 511.

    400, .

    , , () . , ( ).Q12, W12.

    1

    2

    1 2 () ! ! !

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    8/27

    8

    ()

    1. (, . )

    (. ..), , .

    , () - .

    ( ). ( ). , .

    2. (, ) ().

    : V- , U- , H-,

    S- , - , - .

    E. . ,

    , .

    3. (m) (, n). :

    ,..., , ,

    , ,..., ,

    , , ,

    , , ,

    m m m m

    m m m m

    Vv u h s

    m

    V UV U H S

    n n

    v u h s eee

    V U H S eea

    3 3

    , ,

    m

    m m

    m

    m mv V

    kg mol

    J Ju h U H

    kg mol

    J Js S

    kgK molK

    1 ().

    N mol NA

    NA = 6,022 x 1023

    m M n m

    n ()

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    9/27

    9

    p(=) [ Pa = N/m2

    = J/m3] 1bar = 10

    5Pa

    1mbar = 100 Pa

    () (

    '''' ''''

    , .

    (, ), , , , -.

    0

    2

    z z z

    x x x x

    K m w

    K m w m w

    K m w m w m w

    1

    npx

    pi

    Fm wwF m a m F p

    t t A

    (, , ).

    - =

    - : 1. ()

    2.

    - () = ()

    z

    x

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    10/27

    10

    2

    2

    2

    3 2srm wN Np ooa jeaa eo oeae eoje

    V m

    N N / V ()m

    2 2 2

    1 2

    1sr nw w w w eaaa

    N

    2

    2srm w

    2/3 ().

    00

    b e b

    em

    ev

    p p p p gh

    pppp

    b m

    b v

    p p p

    p p p

    : 3V m

    3

    m

    V mV

    n mol

    3

    1m kg

    V v m

    h

    pb

    p

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    11/27

    11

    :

    ; .

    -

    - 20500 m/s.

    , .

    2

    2srm wT B

    ().

    2(1 = 101325 ) . :

    oC

    oR K

    oF

    100 80 373,15 211

    0 0 273,15 32

    -273,15 -218,52 0 -459,67

    U[]

    , . ,, , .

    () .

    U=Uo+UT(T)

    Uo ( )UT(T) ()

    U .

    2 2 1 1 2 12 1 O T O T T TU U U U U U U U U

    U=U(T).

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    12/27

    12

    U U=U(T,V).

    . e e .

    ...K P

    E U E E

    KE ,

    PE ,

    K PE U E E

    .

    E U

    ( , , ) 0f p V T ( , )

    ( , )( , )

    p f V T

    T f p VV f p T

    ()

    ( , , ) 0f U V T ( , , ) 0f H T p

    2 2

    1. / :

    2. 8315

    3. 32 287

    4.

    g

    g g

    g

    O O

    g

    p V m m R T m

    R Jp V R T R R

    M kmol

    kg Jp V n R T M R

    mol kg

    p R T

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    13/27

    13

    ()

    Boyle Mariotte ()

    T=idem

    pV=idem (m=idem pv=idem)

    Gay Lussac ()

    p idem

    1 2

    1 2

    V VVidem

    T T T

    Charles ( .)

    V idem

    1 2

    1 2

    p ppidem

    T T T

    Clapeyron ! ! !

    - o ()

    - , ,

    gp v R T

    231,38 10 J

    koeK

    - (10-23

    )

    p

    V

    V

    T

    p

    T

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    14/27

    14

    2

    23

    2 2 3

    3 2 3 2

    6.022 10

    8,314

    sr

    A A

    A

    A

    m wN Np k T p V N k T

    V V

    oeaN n N N

    mol

    p V n N k T n R T

    JR

    mol K

    R N k

    aj ( ) () .

    () .

    ().

    (p,,V) . !!! - .

    p

    V

    1

    p

    V

    T

    .

    = (1-2) () - :

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    15/27

    15

    (, ).

    . = (, ).

    (. ) () .

    (). , () .

    - . , : .

    - (w

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    16/27

    16

    dX

    X

    FdV

    W e

    - -

    W F dx p A dx p dV

    Fp p dV o oce

    A

    p-V . , , .

    W .

    2 2

    1 1

    W p dV w p dv w p dv

    W p dV ( ) (- ).

    *Q T dS

    ( ).

    - .

    , , , , , ,V dV p dp T dT U dU H dH S dS

    Q0

    W

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    17/27

    17

    Tp

    Q12

    W12=0

    12

    2 2

    12 12

    1 1

    2 2

    12 121 1

    W W w w

    Q Q q q

    Q, W () !

    , Q12W12

    .

    1-2 : () /

    .

    ()

    Q12=0

    12 12 2 1( ) ,W p T U W U U

    -

    Tp

    W12

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    18/27

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    19/27

    19

    Q

    Wt

    2

    m

    () - -1 2 (1) (2) m.

    izl ul

    uk uk uk

    uk t protiskivanja t ul ul izl izl

    Q W E E

    Q QQ

    dt t

    W W W W p V p V

    uk k p uk k p

    W p dV

    W p dV p dV p V p idem

    E U E E m e m u e e

    1 2

    1 1 2 2 2 1 1 1 1 1

    2 2 2 1 1 1

    ul ul izl izl

    ul izl

    t k p k p

    m

    t k p k p

    t t

    V v m V v m

    m m m

    Q W p v m p v m m u e e u e e

    H HH U pV h u pv H h

    n m

    Q W m h e e h e e

    t dt m dm

    Q Q W W

    2 1 2 1 2 1t k k p pQ W m h h e e e e -

    (H) U(pV) - .

    w2

    w1

    z2

    1

    t+ t

    z12z1

    w11

    m

    tz2

    w2

    (, ) ()

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    20/27

    20

    , .

    , , ,H d m d n

    H U p V h m nm d t d t

    ( ) ( ) () .

    () . . .

    .

    ,t

    prot

    W p dV W V dp

    W d pV

    ()

    . .prot protW E

    , U- W( H , Wt )

    H ( )(, Wt).

    , U(V).

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    21/27

    21

    I I

    - () -

    -

    0; 0k p

    dE dE

    0

    1k pQ W dU dE dE

    m

    ;q w du w p dv

    q p dv du p dv p dv v dp v dp

    p dv v dp d pv

    q du d pv v dp

    q d u pv v dp

    u p v h q v dp dh

    tv dp w

    /tq w dh m

    k ptQ W d H d E d E

    .

    .

    ( , )v V V )

    p

    1

    2

    w

    w

    12tW

    12W

    2

    121

    2

    12

    1

    tW V dp

    W p dV

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    22/27

    22

    (W) , (-) p dV .

    - ,

    (VW).

    t

    W dp ( ). - V

    .

    Q. Q T dS .

    ; 17. 18. , . .

    ( '''' )

    (gaz calorique ) - .

    (, , ), () 1 .

    0

    ; 0

    0

    C

    1212

    2 1

    QC

    T T

    ( ) , ; , , .

    () I .

    .

    Q W U T

    :

    } 0

    T W je C

    Q

    (W) , . 0C jeU.

    U-

    .

    QC

    dT

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    23/27

    23

    ;Q C Q

    C cdT m m dT

    [J/(kgK)]

    ; m C Q

    Q W U T Cn n dT

    [J/(kmolK)]

    18. : , ,, ( ). = .

    Q 0 Q 0

    W 0W 0

    gW p dV p V m R TW

    p, V

    . . ; =

    dx A dV

    ( )

    ( )

    z b dT

    b T

    V S

    V1 V2>

    m Q

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    24/27

    24

    ( )v vv idem

    qc const aeaeaoe c T aoeaeaoe

    dT

    p

    p idem

    qc

    dT

    v;

    0

    0q

    q

    dT

    T idem

    q

    dT

    ;

    =

    Q W U Q W dU

    () Q pdV dU

    q pdv du

    ( )v v

    qc

    dT

    ( ) ( ) ( ) ( )

    v v v v v

    du pdv du pdv du duc

    dT dT dT dT dT

    () vdu c dT

    q vdp dh

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )p p p p p pq dh vdp h vdp h h

    c

    dT dT dT dT dT dT

    () pdh c dT

    :

    () ( )vdu c T dT

    () ( )pdh c T dT

    : ( , )v vc c v T ( , )p pc c p T

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    25/27

    25

    c12

    1

    2

    h u pv gh u R T / ( -

    )

    gdh du R dT () p v gc dT c dT R dT / dT

    p v gc c R

    J

    kg K

    p v gc c R /

    Mg

    m mp vC C

    J

    kmol K

    ( , )m mp v

    C C

    ( )idem

    C qc

    m dT

    -

    m CCn

    - m

    p P

    m

    v v

    c C

    c C = const

    - - T2-T1; ( - )

    2

    112

    T

    Tc c ( )

    qc T

    dT

    q c T dT 2

    1

    12 ( )

    T

    T

    q C T dT

    2

    1

    1212

    2 1 2 1

    1( )

    T

    T

    qc c T dT

    T T T T

    cp> cv(p=idem)ce +

    cp

    Rg

    Rg

    c[J/kgK]cp

    (T

    )

    cv(T

    )

    T[K]

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    26/27

    26

    X

    Y

    Z

    X

    Y

    Z

    X

    Y

    Z

    , : , (), = , () = () /.

    Q () ( U), , () .

    1() (He, Ne, Ar, )- 3 (3 - x, y, z)- (: )- ''''

    2(O2, N2, CO, ) 3--- 5 - 3 : , , z + 2 '''' - '''' ''''

    3-(CO2, 2, SO2, NH3, CH4, C2H6, )- defato6 (3 + 3 )- ''''

    7 ; 6 + 1 , .

    1-3, 2-5, 3- - 7, .

    2

    2

    m

    v SS

    mwC f

    SSf

    2

    3 33

    2 2 2A A

    mw kT TN N

    1 3 5

    2 2

    m m m

    V p VC C C

  • 8/10/2019 Termodinamika - Skripta za I predavanje MFB

    27/27

    m

    VC m

    pC m

    p p

    m

    v v

    C c

    C c

    1-3

    2

    5

    2 1,66

    2-

    5

    2

    7

    2 8314

    J

    kmol k 1,4

    3- .7

    2

    9

    2 1,28

    je , , :

    2 2pO pN

    c c .. ..2 2pO vO

    c c