4. Jakie są związki między ilościami substancji wyrażonymi w różnych jednostkach?
Podstawową jednostką układu SI służącą do określenia ilości substancji jest [kg]. Jednak w termodynamice używa się również innych jednostek, takich jak:
n-ilość substancji w [kmol]
VU-ilość substancji w [um3]
Związki pomiędzy tymi wielkościami są następujące:
M=nM VU=22,4n
Gdzie:
m-masa w [kg]
M-liczba molowa
17. Co to jest praca absolutna przemiany?
Można wykazać, że dla dowolnego gazu o stałej ilości substancji m=const., zmieniającego swoją objętość, gdy p jest absolutnym ciśnieniem statycznym gazu, a dV przyrostem jego objętości, praca wykonywana przez ten gaz wyraża się wzorem:
Praca ta jest ściśle związana z przemianą, jakiej podlega gaz i nazywamy ją pracą absolutną przemiany.
24. Podaj wzór na średnią w przedziale T1, T2, pojemność cieplną właściwą.
c1-2-średnie ciepło właściwe przemiany
q1-2-jednostkowe ciepło dowolnej przemiany
DT-przyrost temperatury czynnika termodynamicznego
37. Podaj wzory na pracę absolutną, pracę techniczną i ciepło przemiany izobarycznej.
I1,I2-entalpia
cp-ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu
57. Podaj zasadę wzrostu entropii Clausiusa.
Zasada wzrostu entropii Clausiusa jest matematycznym sformułowaniem II zasady termodynamiki i brzmi: „W rzeczywistym systemie ciał mogą zachodzić tylko takie zjawiska, którym towarzyszy wzrost entropii systemu tych ciał.” Oznaczając przez P przyrost entropii otrzymujemy:
44. Co to jest entropia.
Entropię w termodynamice określa się następująco: jeżeli w danym procesie odwracalnym, ciało pobrało ciepło dQ w temperaturze T, to przyrost entropii tego ciała wynosi dS=dQ/dT.
DS-zmiana entropii układu w odwracalnym procesie przejścia ze stanu A do stanu B nie zależy od rodzaju procesu. Zmiana ta jest całkowicie określona przez początkowy i końcowy stan układu, a więc entropia układu, jest jednoznaczną funkcją jego stanu.
dwa różne odwracalne procesy przejścia układu ze stanu A do stanu B
64. Co to jest stopień suchości pary wilgotnej.
Stopień suchości pary wilgotnej jest to stosunek ilości pary nasyconej suchej mpns do ilości pary nasyconej wilgotnej mpnw. Ilość pary nasyconej wilgotnej jest sumą ilości mpns i cieczy nasyconej mcn
Przez parę nasyconą wilgotną rozumiemy parę zawierającą ciecz o temperaturze nasycenia. Przez parę nasyconą suchą rozumiemy parę o temperaturze nasycenia nie zawierającą cieczy. Para nasycona wilgotna składa się z pary nasyconej suchej i nasyconej cieczy tj. cieczy o temperaturze nasycenia.
76. Podaj równanie stanu Van der Waalsa.
Wraz ze wzrostem ciśnienia i ze spadkiem temperatury obserwuje się dla gazu rzeczywistego odstępstwa od równania stanu gazu doskonałego. Wzrost gęstości gazu powoduje, że dużą rolę zaczyna odgrywać objętość cząsteczek oraz oddziaływania międzycząsteczkowe. Zachowanie się gazów rzeczywistych w szerokim zakresie gęstości opisuje równanie Van der Waalsa. Otrzymuje się je przez wprowadzenie dwóch poprawek do równania stanu gazu doskonałego (pV=nRT). Poprawka n2a/V2 charakteryzuje dodatek do ciśnienia zewnętrznego, który wynika ze wzajemnego przyciągania się cząsteczek gazu. Gaz wywiera na ścianki naczynia ciśnienie p, które jest równe ciśnieniu wywieranemu na gaz z zewnątrz. Z powodu przyciągania się cząsteczek gaz jest jakby ściskany ciśnieniem większym od p. Ponieważ cząsteczki mają skończoną objętość, więc przestrzeń dostępna dla ruchu cząsteczek jest w rzeczywistości mniejsza od objętości naczynia V. Poprawka nb charakteryzuje tę część objętości która nie jest dostępna dla ruchu cząsteczek.
2. Ilość substancji można mierzyć za pomocą ilości cząstek, (stąd jednostka mol ), 1kmol to ilość drobin równa liczbie atomów węgla, których masa =12 kg - czyli liczba Avogarda ( 6,02283*1023) . 1kmol dowolnej subst. Jednorodnej o określonym symbolu cząsteczki odpowiada tylu kilogramom ile wynosi jej masa cząsteczkowa M. Związek między kg-m. i kmol - n można zapisać :
m.=nM
19. Praca użyteczna przemiany -to różnica pomiędzy pracą absolutną( bezwzględną ) i pracą kompresji otoczenia i wyraża się: LU,1,2=L1,2-p0(V2-V1) gdzie V1 i V2 oznaczają objęt. czynnika w cylindrze na początku i końcu przemiany.
Praca kompresji otoczenia - gdy ciś. na zew. tłoka jest róóżne od zera to ekspandujący wew. Cylindra gaz musi pokonać oprócz oporu jakiejś siły F (wykonującej pracę ), dodatkowy opór równy . Praca kompresji otoczenia dla przemiany między stanami 1 i 2 , i
22. Ciepło przemiany to suma zew. ciepła przemiany i ciepła tarcia
gdzie (ciepło tarcia jest równe pracy tarcia i zawsze dodatnie).
Ciepło przemiany można obl. na podst. Średniej właściwej pojemności cieplnej z zależności:
(T2 -T1 ) m.- masa; - średnia pojemność cieplna
39. Wzory do przemiany izotermicznej
W TEJ PRZEMIANIE PRACA ABSOLUTNA JEST RÓWNA PRACY TECHNICZNEJ
Ciepło przemiany
62. Wykres p.-T dla wody.
Trzy linie równowagi fazowej rozgraniczające obszary występowania 3 stanów skupienia spotykają się w jednym punkcie zwanym punktem potrójnym. Położenie punktu potrójnego dla wody: p.=611 N/m2 , t=0,0098 0 C. Obserwując zjawisko chłodzenia izobarycznego pary przy ciś. niższym niż ciś. odpowiadające punktowi potrójnemu, to zauważymy zjawisko bezpośredniego powstawania lodu z pary --- resublimacja. Przez cały czas trwania tego zjawiska temperatura jest stała. Zjawisko odwrotne nazywaj zjawiskiem sublimacji.
Temperatury przemian fazowych dla danego ciś. nazywaj temperaturami nasycenia.
59. Prawo Gouy’a-Stodoli dla ukł. otwartego.
Dla ukł. przepływowego wymieniającego z otoczeniem o temp. T0 ciepło Q0 praca zew. ukł. jest równa pracy technicznej .Określając dla tego ukł. stany skrajne przemiany parametrami L1 i S1 oraz L2 i S2 można napisać równanie bilansu energii zgodnie z I Zas. Termodynamiki
L-praca
i bilans entropii, zgodnie z II Zas. Termodynamiki
-suma przyrostów entropii wszystkich ciał uczestniczących w zjawisku ; S-entropia.
Z obu równań otrzymasz:
Równanie określa rzecz. pracę zew. wykonaną przez ukł. przepływowy. Gdyby wszystkie przemiany, jakim ulega ukł., byłby odwracalne, wówczas ukł. byłby zdolny wykonać pracę max. równą
większa od pracy rzecz. o
Dla przemian odwracalnych całkowity przyrost entropii wszystkich części ukł. łącznie z otoczeniem jest równy zero.
Max. praca jaką możesz uzyskać z ukł. zależy od parametrów początkowych i końcowych czynnika , temp. zew. żródła ciepła.
Praca uzyskana w rzecz. ukł. na skutek nieodwracalności przemian w nich zachodzących jest zawsze mniejsza od pracy max.
Strata pracy wynikająca z nieodwracalności przemian wynosi:
Powyższy iloczyn to prawo Gouy’a-Stodoli mówiące, że strata pracy wywołana nieodwracalnością przemian jest równa iloczynowi całkowitego przyrostu entropii wszystkich ciał biorących udział w procesie i temp. otoczenia.
42. Przemiana politropowa to przemiana dla której zależność p. od V określa równanie:
n- stały wykładnik, który dla różnych politrop może przybierać wartości od + do -
Przemianami politropowymi są między innymi przemiany: izobaryczna, izotermiczna.
komes69