Va rugam dezactivati programul ad block pentru a vizualiza pagina!

Cumpara abonament!
Plateste cu PayPal

Principiul I. Maşina termică. Perpetuum mobile.

Partajeaza in Google Classroom

Partajeaza cu Google Classroom
Susține Lectii-Virtuale!
Pentru a putea vizualiza un video va rugam sa va logati aici! Daca nu aveti cont va puteti inregistra apasand aici.
11 voturi 726 vizionari
Puncte: 10

Transcript



În ce dansezi selecției de termodinamică

vom discuta despre principiul 1

al termodinamicii și despre mașini

termice principiul 1 al termodinamicii

spune că variației energiei interne

care a fost definită în lecția

precedentă este independentă de

natura procesului prin care are

loc această variație și este egală

cu diferența dintre căldura schimbată

cu mediul q și lucrul mecanic al

ca și ecuație acest principiu spune

că de al tau este egal cu q minus

el reamintesc că este un parametru

de stare de ce au o valoare pentru

o starea sistemului deci putem

vorbi despre Delta 1 de când q

și el sunt parametri de proces

aia valori pentru un proces pentru

întregul proces al sistemului și

nu pentru anumită stare a lui ia

această ecuație reprezintă legea

conservării energiei în termodinamică

și în consecință interzice existența

unui așa numit perpetuum mobile

de speță întâia Adică o mașină

Ce produce o cantitate de energie

fără a consuma exact aceeași cantitate

de energie din alte substanțe semne

conservarea energiei nu poți produce

mai multă energie decât ai consumat

în zilele noastre El este un enunț

Evident dar de a lungul istoriei

Mulți savanți au încercat să creeze

o astfel de mașină care să se miște

singură fără combustibil sau forțe

externe Adică o mașină căreia îi

furnizăm o cantitate de energie

inițială pentru a porni și apoi

se mișcă singură un timp infinit

bineînțeles acest existența unei

astfel de mașini este interzisă

de această lege și în general de

legea conservării energiei un exemplu

de oase de încercare este acest

dispozitiv simplu care Store roată

metalică ce are atașat atinge cu

bile de oțel la capăt ideea fiindcă

dacă pornim rotația tijei cu energie

inițială atunci în momentul în

care ti le vor Ajunge undeva prin

acest punct ele vor cădea și momentul

când se vor opri vor transfera

energia cinetică datorită clădirilor

în tu un Impuls sau o forță tangențial

aplicată roții și felul acesta

rînd pe rînd aceste tijă cu bile

la capăt vor imprima în această

poziție un nou Impuls roții și

mișcarea va avea loc la infinit

dacă am atașa o tijă metalică de

axul roții Am putea face în felul

acesta un fel de motor cu mișcare

infinită bineînțeles acest lucru

nu funcționează și orice alt fel

de motor de genul acesta sau mașină

de genul acesta datorită faptului

că nu ar conserva energia să trecem

la demonstrarea relației mire care

a fost folosită într o formă particulară

în lecția trecută de Să considerăm

un fond închis adică numărul de

moli Constanța o masă Dacă vreți

constantă cărei se transferă aceeași

energie internă de al tau în două

procese intru în proces izobar

și De ce atunci de al tau care

conform principiului 1 este qsl

căldura minus lucrul mecanic va

fi egal cu între un proces izobar

plin datorită definiții căldurii

specifice molare izobare căldură

va fi nu cpdl tate din nou pentru

procese zooba ia lucru mecanic

după cum am văzut în studiu procesul

izobar este pe care este constant

presiunea constantă ori de alta

a venit un proces izocor de Covaci

q minus și va fi egal cu un UCV

Delta t CV fiind căldura specifică

molară la volum constant procesul

izocor are volumul cu asta nici

căldura va avea această formă ia

lucru mecanic este nul pentru un

proces de zocor pentru că nu avem

variație de volum și după cum am

discutat în lecția despre lucrul

mecanic termodinamic dacă nu avem

variația volumului El este 0 principiul

1 al termodinamicii pe lângă această

ecuație mai spune că și de alta

și că de al tau e este independent

de proces prin care are loc această

variație deci putem egaliza acestei

Două ecuații și scrie că nu CP

Delta t este egal cu minus cpdl

tate minus privi m este egal cu

nuc vdl tate De ce ca lizum aceste

Două ecuații rostind ecuația generală

a gazelor care spune că p v este

egal cu 1 râdem și faptul că în

procesul izobar peste constant

iar nu este de asemeni Constanța

pentru că am presupus fluidul închis

putem scrie de aici că pe de alt

avem este egal cu un un Delta taie

din nou în procesul concis ovar

considerat doar volumul și temperatura

variază și deci cu plângi Cele

Două ecuații putem scrie că c p

este egal cu c v plus aia care

este așa numita relație mire folosind

faptul că exponentul adiabatic

m Care este definit ca raportul

dintre CP și CV este egal cu numărul

de grade de libertate plus 2 împărțite

la numărul de grade de libertate

la această ecuație a fost discutată

în lecția de termodinamică în care

am prezentat exponentul adiabatic

obținem Deci din aceste Două ecuații

prima ecuație stabilind o relație

între diferența dintre CP și CV

și anume că egal cu cea de a doua

raportul dintre CP și CV Rezolvând

pentru necunoscutele CP și CV obținem

ecuațiile următoare căldura specifică

molară la volum constant este numărul

de grade de libertate împărțit

la 2 înmulțit cu r și căldura specifică

molară la presiune constantă este

numărul de grade de libertate plus

2 împărțit la 2 înmulțit cu să

continuăm cu mașini termice 1 Definiți

noțiunea de proces ciclic este

un proces în care starea finală

coincide cu cea inițială și pur

și simplu dacă sistemul pleacă

din troll intru asa tare evoluând

în cadrul unui proces tot ce să

se numește ciclic dacă la finalul

lui sistemul se întors în starea

inițială prin definiție un proces

ciclic variația energiei interne

va fi egală cu 0 asta deoarece

energia internă este un parametru

de stare de ce ia valoarea ia o

valoare pentru o stare dată dacă

starea finală coincide cu starea

inițială atunci variația va fi

0 Asta înseamnă când un proces

ciclic căldura este egală cu lucrul

mecanic dacă ele sunt egale și

amândouă negative asta înseamnă

că sistemul primește lucru mecanic

și cedează căldură mediului invers

dacă sunt egale și pozitive atunci

sistemul primește căldură din exterior

și o folosește pentru a efectua

un lucru mecanic asupra mediului

ca și comentariu un proces ciclic

Nu este neapărat și reversibil

reversibil înseamnă că ne întoarcem

în starea inițială dar urmând exact

aceleași stări intermediare ceea

ce nu este cazul pentru proces

ciclic el întorc în dusei în stare

inițială inițială pe alt drum Deci

nu ne întoarcem pe prin aceleași

stări intermediare lucru mecanic

în proces ciclic are proprietate

importantă că este aria delimitată

de graficul lui În diagrama PV

Deci din nou lucrul mecanic este

aria acestui proces și Click în

TV pentru a explica De ce avem

acest lucru Să considerăm o diagramă

presiune volum și să luăm un soare

Care dintre o stare inițială între

o stare finală după de ceea ce

însă e stare inițială și aceasta

este starea finală după cum am

văzut în interpretarea geometrică

a lucrului mecanic lucru mecanic

întruna astfel de proces este aria

de sub grafic graficul procesului

În diagrama clapeyron Mendeleev

TV are hașurată este lucrul mecanic

pentru ca procesul să fie ci Click

trebuie să ne întoarcem în stare

inițială Deci adăugăm un alt proces

care se întoarce în stare inițială

a Deci acest proces complet este

cel ce Click din nou a lucru mecanic

al celui de al doilea proces din

f în e Deci am împărțit procesul

ciclic când o procesiune din carențială

în cea finală și doi din starea

finală în starea inițială lucrul

mecanic în cel de al doilea proces

va fi tot aria de sub grafic bineînțeles

Deci va fi cea de a doua arie hașurată

dar datorită faptului că volumul

crește în primul proces lucru mecanic

asociat lui va fi pozitiv Pe când

în cel de al doilea proces volumul

scade după cum se vede pe axa a

volumului și Deci lucrul mecanic

va fi negativ lucrul mecanic total

va fi suma celor două va fi suma

celor două arii în care prima are

e luată cu să se în pozitiv ce

are doua are cu semn negativ în

consecință lucru mecanic al întregului

proces ciclic va rămâne prin scăderea

celor două arii Aria din interiorul

procesului căci dacă calculăm această

arie umplută de mine acum din diagrama

pev obținem lucrul mecanic al procesului

Kiki în în care neam întors în

stare iniția se numește mașină

termică dispozitivul se transformă

căldura Primită în lucru mecanic

efectuat Deci ne aflăm în cel de

al doilea caz cele aici în care

ambele atât căldura cât și lucrul

mecanic sunt pozitive și sistemul

primește din exterior căldură și

o folosește pentru AO transforma

în lucru mecanic Aceasta este o

mașină sau dacă vreți un motor

termic se numește perpetuu mobile

de speță a doua o mașină termică

ce Transformă integral căldura

în lucru mecanic Deci mașina termică

Transformă keune dar experiența

arată că niciodată nu putem face

acest lucru cu eficiență maximă

adică q să fie complet transformat

în lucru mecanic un perpetuu mobilă

de speță a doua fiind mașina ipotetică

care ar face acest lucru mașinile

termice auzi și motoarele termice

în particular au aplicabilitate

foarte Larga erau generat revoluția

industrială din secolul al 18-lea

și dacă vreți era modernă cel mai

edificator exemplu dar nu singurul

este apariția locomotivelor și

a transportului feroviar care folosește

un tip particular de mașină termică

despre mașini termice și motoare

termice vom discuta în lecția viitoare

acum să dăm un exemplu de calcul

să rezolvăm o problemă Deci avem

un vas termoizolant de volum 100

de l Deci va termoizolant cu volumul

v 0 100 L umplut cu heliu Care

este despărțit cu un pistol termoizolant

De ce avem un piston termoizolant

undeva în mijlocul vasului Cu ce

se poate deplasa fără mișcare fără

fără frecare scuzați gazului din

partea stângă e se dă o căldură

din exterior q egală cu 100 de

ani și dorim să stabilim variația

de presiune în vas după restabilirea

echilibrului Deci să desenăm schematică

această problemă Deci avem un vas

care este un vas termoizolant asta

înseamnă că nu are loc schimb de

temperatură cu mediul exterior

din volumul total este separat

cu ajutorul unui piston termoizolant

și mobil asta înseamnă că avem

un contact mecanic ce permite egalizarea

presiunilor din cele două compartimente

Deci presiunea pe Insta aceeași

în cele două compartimente pe care

notăm cu 1 și 2 temperaturile pot

fi diferite pentru că contactul

pistonul este termoizolant nu permite

trecerea schimbul de temperatură

și volumele sunt oarecare V1 și

V2 la un moment dat în parc compartimentului

sunt e se dă cu căldură q Evident

aceasta pune sistemul în stare

de negru termic și sau în general

de neichi libru termodinamic și

el va evolua mișcând pistonul către

o noua stare de echilibru Deci

avem compartimentele 1 și 2 care

se vor afla la presiune galdar

definite diferite în starea finală

și la temperaturi și volume diferite

de 1 Prime V1 prim T2 primi V2

Prime sistemul evoluează datorită

căldurii adăugate în partea stângă

și dorim să calculăm de alte apei

adică pe prim minus pe plecăm de

la definiția căldurii căldura este

egală cu un Delta unu unu plus

Delta 2 plus 1 plus L2 aceasta

este căldura întregului sunt regului

sistem Care este egală cu căldura

compartimentului 1 pentru că nu

am adăugat căldură în compartimentul

210 căldura totală Care este q

din stânga plus 0 Deci în dreapta

avem căldură 0 va fi egală cu conform

principiului 1 variația de energie

internă a ambelor compartimente

plus lucrul mecanic al ambelor

compartiment dar deoarece volumul

Nu variază Deci v-1 plus V2 este

egal cu V1 Prime plus V2 prim egal

cu 0 Deci volumul total nu variază

este o constantă asta implică că

lucrul mecanic este egal cu 0 după

cum știm lucrul mecanic total după

cum știm nu putem avea lucrul mecanic

fără variația volumului lucrul

mecanic total prințese este egal

cu el unul plus al 2 din aceste

Două ecuații obținem că căldura

q va fi egală cu Delta 1 plus Delta

u2 Deci q este egal cu unu unu

CV te unul Prime minister 1 aceasta

acesta este Delta unu am folosit

ecuația energiei interne energia

internă va reamintesc că am dovedit

că este egal cu nc vt Deci Delta

este nu CV Delta t pentru compartimentul

din dreapta plus ecuație echivalentă

pentru compartimentul din stânga

nu 2cv te 2 Prime minister 2 folosind

ecuația generală a gazelor care

spune că pe v egal cu nu râde putem

scrie că q este egal cu c v împărțit

la R mulți cu pe prin V1 prim plus

scuzați minus 1 plus pe prim V2

prim minus pv2 Deci fiecare produs

nute a fost scris ca pe vampe la

și obținem CV împărțit la aer înmulțit

cu nu nu te unul prim care va fi

pe prim V1 prin împărțit la el

care a fost factori zat și așa

mai departe Deci aplicăm această

relație pentru fiecare produs de

tipul nu te din această ecuație

observăm că putem grupa termenii

după presiune aceștia doi cu aceștia

doi și obține că q este egal cu

c v împărțit la R înmulțit cu pe

prim ori J1 Prime plus V2 prim

minus pe înmulțit cu 1 plus v2

aproximam că deși volumul compartimentului

1 variază la felul și volumul compartimentului

2 suma dintre V1 și V2 și de unul

prin și V2 prim nu poate fi decât

volumul total vezi Dar deci ambele

sume de volume sunt egale cu 0

rezultă că q este egal cu ce vorbe

0 împărțit la R înmulțită cu B

prim minus pe care este Delta pe

și în final pentru a scrie în final

folosim ecuația ce provine din

relația Maier pentru cvcv este

egal cu împărțit la 2 r am demonstrat

acest lucru puțin mai devreme iar

în cazul heliului Care este un

gaz monoatomic este egal cu 3 Deci

avem CV egal cu 3 pe 2 r gazele

monoatomici au trei grade de libertate

cele translație x y z am vorbit

despre acest lucru în prima lecție

de teorie cinetico molecular combinând

acestor ecuații rezultă că Delta

variația de presiune în acest caz

este 2 q supra 3 b 0

Principiul I al termodinamicii. Motorul termic. Perpetuum mobile.Ascunde teorie X

Principiul I al termodinamicii

Variația energiei interne a unui sistem termodinamic nu depinde de transformare ci numai de starea inițială și starea finală și este egală cu diferența dintre schimbul de căldură si schimbul de lucru mecanic cu mediul exterior.

capital delta U equals Q minus L

Principiul I al termodinamicii este echivalentul legii conservării energiei în termodinamică.

Ecuația primului principiu al termodinamicii interzice existența unui perpetuum mobile de speța I, adică a unui dispozitiv care să producă lucru mecanic fără să consume o altă formă de energie.

Conform principiului I putem obține lucru mecanic fie pe seama absorbției de căldură fie pe seama scăderii energiei interne a sistemului termodinamic.

Relația Robert - Mayer

Se poate demonstra că între căldura molară izobară și cea izocoră a unei substanțe este următoarea relație:

C subscript p equals C subscript V plus R

unde

C subscript V equals i over 2 R space ș i space C p equals fraction numerator i plus 2 over denominator 2 end fraction R

Motorul termic

Motorul termic este un dispozitiv care transformă căldura în lucru mecanic.

Procesul ciclic este procesul în care starea finală coincide cu starea inițială.

Într-un proces ciclic variația energiei interne este nulă.

Avem două situații:

begin mathsize 12px style Q equals L greater than 0 space minus space s i s t e m u l space p r i m e ș t e space c ă l d u r ă space ș i space e f e c t u e a z ă space l u c r u space m e c a n i c
Q equals L less than 0 space minus space s i s t e m u l space p r i m e ș t e space l u c r u space m e c a n i c space ș i space c e d e a z ă space c ă l d u r ă end style

În această formă principiul I al termodinamicii permite existența unui perpetuum mobile de speța a II-a, adică a unui motor care să transforme integral căldura primită în lucru mecanic.

Cumpara abonament
Plătește cu PayPal

Ajutor
Feedback-ul d-voastră este important pentru noi. Dacă observați vreo neregulă vă rugăm să ne-o semnalați apăsând butonul Trimite Feedback de mai jos.

Despre Lecții-Virtuale.ro

Lecții-Virtuale este o platformă educațională care oferă suport în vederea pregătirii pentru Evaluare Națională și Bacalaureat la Matematică, Fizică și Chimie. Lecțiile noastre sunt alcătuite din filme și exerciții și probleme cu tot cu rezolvări. Platforma noastră este o soluție ideală pentru școala online. Pentru facilitarea activității profesorilor în cadrul ecosistemului GSuite de la Google am implementat butonul Google Classroom. Scopul nostru este să ne concentrăm pe prezentarea noțiunilor și fenomenelor într-o manieră care să stimuleze înțelegerea și nu memorarea mecanică. Ne propunem să facilităm accesul la conținut educațional de calitate mai ales elevilor cu venituri mai modeste care nu își pemit meditații particulare. Sperăm să vă simțiti bine alături de noi și să invățați lucruri folositoare. Hai România!

Newsletter

Abonează-te la Newsletter pentru a fi la curent cu toate ofertele noastre.

Parteneri

EduApps partener Lectii Virtuale UiPath partener Lectii Virtuale Scoala365 partener Lectii Virtuale CCD Galați partener Lectii Virtuale

2022 © Lecții-virtuale.ro Toate drepturile rezervate
Termeni   Despre   Contact   Confidenţialitate   Cariere Parteneri