Temperatura
Istnieje wielkość skalarna zwana temperaturą, która jest właściwością wszystkich układów termodynamicznych (w stanie równowagi). Równość temperatury jest warunkiem koniecznym i wystarczającym równowagi termicznej.
Jeśli ciała A i B są w stanie równowagi termicznej z trzecim ciałem T, to są także w stanie równowagi ze sobą nawzajem. Zerowa zasada termodynamiki
Temperatura empiryczna układu jest taką wielkością, która osiąga tę samą wartość dla wszystkich podukładów będących ze sobą w kontakcie termicznym.
Termometr
Termometr gazowy stałej objętości
ww P
PTT =
temperatura wzorca (np. punkt potrójny wody)
ciśnienie
ciśnienie – pomiar wzorca
ghpp ρ+= 0
Skale temperatury
„0K” oznacza zero absolutne, najniższą teoretycznie możliwą temperaturę, jaką może mieć kryształ doskonały, w którym ustały wszelkie drgania cząsteczek.
1 Kelwin – 1/273,16 różnicy między zerem bezwzględnym a punktem potrójnym wody
Temperatura i ciepło
Przemiana – przejście z jednego stanu równowagi do drugiego pod wpływem czynnika zewnętrznego.
E=EK+EP+UEnergia wewnętrzna
Q [J] - Ciepło jest energią przekazywaną między układem a jego otoczeniem na skutek istniejącej między nimi różnicy temperatur.
Znak: „+” z otoczenia do układu„-” z układu do otoczenia
1 cal (kaloria) = 4,1860 J, ciepło potrzebne do podniesienia temperatury 1 grama wody z 14,5 do 15,5 °C
Pojemność cieplna
Q=C·∆T=C(TK-TP) Pojemność cieplna [J·K-1]
Q=c·m·∆T=c·m(TK-TP) Ciepło właściwe
Q=cmol·n·∆T Ciepło molowe
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
Ciepło przemian
Q=cprzem·m
Stopienie wymaga dostarczenia energii (zerwanie wiązań).Krystalizacja wymaga odebrania energii.
Parowanie wymaga dostarczenia energii, a skraplanie jej odebrania.
Ciepło przemian
Radiator z tzw. kanałem cieplnym (heat pipe)
Przechłodzenie i przegrzanie
Przemiany pierwszego i drugiego rodzaju
Przemiany 1 rodzaju:-ciepło przemiany-nukleacja nowej fazy-możliwość przechłodzenia i przegrzania
Przemiany 2 rodzaju:-brak ciepła przemiany-zachodzą w całej objętości-brak stanów metastabilnych
Kalorymetr
Kalorymetr służy pomiaru ciepła wydzielanego lub pobieranego podczas procesów chemicznych i fizycznych
Krystalizacja (ciepło oddawane)
Kalorymetr różnicowy
Topnienie (ciepło pobierane)
Ciepło i praca
∫ ∫== k
p
V
VpdVdWW
( ) pdVSdlpldFdW =⋅=⋅=rr
I zasada termodynamiki
WQEEE WPWKw −=−=∆
ciepło dostarczone do układu
praca wykonana przez układ
dWdQdU −=
Energia wewnętrzna układu U wzrasta, jeśli układ pobiera energię w postaci ciepła Q i maleje, kiedy układ wykonuje pracę W.
Mechanizmy przekazywania ciepła
Prawo Fouriera
Przypadek jednowymiarowy - opis uproszczony
LTT
SkTQP ZG −
⋅==grubość warstwy
współczynnik przewodności cieplnej
Opór cieplny
SkLR⋅
=
Promieniowanie cieplne
Prawo Stefana - Boltzmana
E~T4
Konwekcja
Zależna od sił wyporu i lepkości ośrodka.
Konwekcja wymuszona
Przykłady – izolacja termiczna
AerożelTermos
Top Related