ТЕРМОДИНАМІКА СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА КЛАСИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА АБО ТЕРМОДИНАМІКА РІВНОВАЖНИХ ПРОЦЕСІВ. ХІМІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА ТЕРМОДИНАМІКА НЕРІВНОВАЖНИХ ПРОЦЕСІВ ТЕХНІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА

ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ. Це теорія про найбільш загальні властивості макроскопічних тіл. Це теорія про найбільш загальні властивості макроскопічних тіл. На перший план виступають теплові процеси та енергетичні перетворення На перший план виступають теплові процеси та енергетичні перетворення Ядром є два начала (закони) термодинамікиЯдром є два начала (закони) термодинаміки

З ІСТОРІЇ РОЗВИТКУ ТЕРМОДИНАМІКИ АВТОР СУТЬ ВВЕДЕННИХ УЯВЛЕНЬ Д. Фаренгейт ( ) голівудський фізик, майстер- склодув В роках запропонував шкалу і термометр: 0 ° - температура суміші води, льоду і кухонної солі, 32 ° - температура суміші води і льоду, 212 ° - температура кипіння води, 96 ° - температура тіла людини. А. Цельсій (1701 – 1744), шведський фізик та астроном. У 1742 році запропонував стоградусну шкалу температур: 0 ° - температура танення льоду, 100 ° - температура кипіння води Ж. Понселе (1788 – 1867), французький фізик та інженер. У 1826 році ввів поняття роботи та одиниці її вимірювання. С. Карно (1796 – 1832), французький фізик та інженер. Ввів уявлення про ідеальну теплову машину, а в 1824 році фактично дав формулювання другого закону термодинаміки, зв'язав тепло з рухом частинок тіла. Б. Клапейрон (1799 – 1864), французький фізик та інженер. У 1834 році вивів рівняння стану ідеального газу, узагальнене згодом Д. І. Менделєєвим.

З ІСТОРІЇ РОЗВИТКУ ТЕРМОДИНАМІКИ АВТОР СУТЬ ВВЕДЕННИХ УЯВЛЕНЬ Р. Майєр (1818 – 1878), німецький лікар і природодослідник. У 1842 році одним з перших сформулював закон збереження і перетворення енергії. Дж. Джоуль (1818 – 1889), англійський фізик У 1843 році перший обчислив механічний еквівалент теплоти і прийшов до закону збереження енергії. Г. Гельмгольц (1821 – 1894), німецький фізик і природодослідник. У 1847 році, доповнивши ідеї Майера і досліди Джоуля, сформулював і математично обгрунтував закон збереження і перетворення енергії. Р. Клаузіус (1822 – 1888), німецький фізик-теоретик. У 1850 році сформулював друге начало термодинаміки, а в 1854 р дав математичне формулювання першого начала. У. Томсон (Кельвін) (1824 – 1907), англійський фізик. У 1848 році ввів поняття абсолютної температури, в 1851 році сформулював друге начало термодинаміки.

ЩО ВИВЧАЄ ТЕРМОДИНАМІКА? Виникла як наука теплових процесів, що розглядаються з точки зору енергетичних перетворень. Виникла як наука теплових процесів, що розглядаються з точки зору енергетичних перетворень. Не розглядає явища з точки зору руху молекул. Не розглядає явища з точки зору руху молекул. Вивчає найбільш загальні властивості макроскопічних систем, що знаходяться в рівноважному стані, і процеси їх переходу з одного стану в інший. Вивчає найбільш загальні властивості макроскопічних систем, що знаходяться в рівноважному стані, і процеси їх переходу з одного стану в інший. Термодинамічний метод широко використовується в інших розділах фізики, хімії, біології. Термодинамічний метод широко використовується в інших розділах фізики, хімії, біології. Як і будь-яка фізична теорія або розділ фізики, має свої межі застосування. Як і будь-яка фізична теорія або розділ фізики, має свої межі застосування.

МЕЖІ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕРМОДИНАМІКИ Незастосовна до системи з декількох молекул. Незастосовна до системи з декількох молекул. Не може бути застосовна до всього Всесвіту, занадто складної та невизначеної фізичної системи. Не може бути застосовна до всього Всесвіту, занадто складної та невизначеної фізичної системи.

ТЕРМОДИНАМІЧНА СИСТЕМА Будь-яка сукупність макроскопічних тіл, які взаємодіють між собою і з зовнішніми об'єктами за допомогою передачі енергії і речовини. ІЗОЛЬОВАНІСТАТИЧНІ Не обмінюються з іншими системами ні речовиною ні енергією При відсутності взаємодії параметри системи залишаються незмінними ВЗАЄМОДІЯ ВІДКРИТАЗАКРИТА З навколишнім середовищем речовиною не обмінюється, але обмінюється енергією Обмінюються і енергією Живий організм праска

ТЕРМОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ Р - тиск V - обєм - обєм T - температура - температура U - внутрішня енергія Сукупність фізичних величин, які характеризують властивості термодинамічної системи.

I ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ Зміна внутрішньої енергії U системи дорівнює сумі роботи A, здійсненої внутрішніми тілами над системою, і наданої їй кількості теплоти Q. U=A+Q U=A+Q A*=-A Q=A*+ U Кількість теплоти Q, що передається системі, іде на збільшення внутрішньої енергії і здійснення системою роботи A* над внутрішніми тілами Кількість теплоти Q, що передається системі, іде на збільшення внутрішньої енергії U і здійснення системою роботи A* над внутрішніми тілами (Закон збереження і перетворення енергії в застосуванні до теплових процесів)

ТЕРМОДИНАМІКА ІЗОПРОЦЕСІВ. Процессы, происходящие при постоянном значении одного из параметров состояния(T,V або P) з даною масою газу називаються ізопроцесами. ІЗОТЕРМІЧНИЙ ІЗОХОРНИЙ ІЗОБАРНИЙ АДІАБАТНИЙ

ІЗОТЕРМІЧНИЙ ПРОЦЕС Процес, що відбувається при постійній температурі. Процес, що відбувається при постійній температурі. T=const T=constPV0 V 1 V 2 U=0 U=0 Q+A=0 Q+A=0 Q=-A=A* Q=-A=A*

ІЗОХОРНИЙ ПРОЦЕС Процес, що відбувається при постійному обємі. Процес, що відбувається при постійному обємі. V=const Q= U PV0 A=0

ІЗОБАРНИЙ ПРОЦЕС Процес, що відбувається при постійному тиску. Процес, що відбувається при постійному тиску.PV0 V 1 V 2 A*=p ( + ) V2V1 U=A+Q U=A+Q Q=A*+ U

АДІАБАТНИЙ ПРОЦЕС Процес, що відбувається без теплообміну з зовнішнім середовищем. (Зазвичай відсутність теплообміну зумовлено швидкістю процесу: теплообмін не встигає відбутися) Процес, що відбувається без теплообміну з зовнішнім середовищем. (Зазвичай відсутність теплообміну зумовлено швидкістю процесу: теплообмін не встигає відбутися)PV0 V 1 V 2 Q=0 U=-A* U=-A*

II ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ Теплові процеси незворотні. Не можливо перевести теплоту від більш холодної системи до більш гарячої при відсутності інших одночасних змін в обох системах або оточуючих тілах. Не можливий круговий процес, єдиним результатом якого було б виробництво роботи за рахунок охолодження теплового резервуара. Не можливий круговий процес, єдиним результатом якого є передача теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.

ТЕПЛОВИЙ ДВИГУН - ГОЛОВНИЙ ДВИГУН СУЧАСНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ Періодично діючий двигун, який здійснює роботу за рахунок одержаної ззовні теплоти. Періодично діючий двигун, який здійснює роботу за рахунок одержаної ззовні теплоти. НАГРЕВАЧ (Т 1 ) РОБОЧЕ ТІЛО ХОЛОДИЛЬНИК (Т 2 ) Q1Q1Q1Q1 Q2Q2Q2Q2 A* A*=Q 1 – Q 2 Види двигунів: Парова і газова турбіни, карбюраторний двс, дизель двс, ракетний двигун

ВІЧНИЙ ДВИГУН Першого роду Другого роду Цілком перетворював би в роботу теплоту, яку видобувають із навколишніх тіл Будучи раз запущений в процес, здійснював би роботу необмежено довгий час, не запозичуючи енергію ззовні НЕМОЖЛИВІ НЕМОЖЛИВІ Суперечить закону збереження і перетворення енергії Суперечить другому началу термодинаміки