Termodinamika

Termodinamika

Mi az a termodinamika?

• Magyar nevén  hőtan  a fizika energiaátalakulásokkal foglalkozó tudományterülete.

Gázok állapotváltozásainak molekuláris értelmezése, energetikája

• Gázok nyomása: függ a térfogat sűrűségtől, részecskék átlagos sebességétől, ami pedig a hőmérséklettől függ
• Izoterm: térfogatváltozás + részecske sűrűség>nyomásváltozás, hőmérséklet állandó-> belső energia nem változik a  Δ Eb=0, Q= -W
• Izochor: gázcserék hőmozgása fokozódik melegítésnél -> átlagos sebességváltozás okozza a nyomásváltozást, térfogata állandó -> nincs mechanika kölcsönhatás akkor nincs munkavégzés Δ Eb=Q
• Izobár: térfogatváltozás + részecske sűrűség > állandó nyomás

Tágulási munka : W=p* Δ V Δ Eb=Qp* Δ V

• Adiabatikus: nincs hőközlés, Δ Eb=W=-p* Δ V
• Állapotegyenlet: p*V=N*k*T

Az ideális gáz belső energiája

• Gázrészecskék teljes átlagos energiája: E=f/2*k*T
• N részecske esetén: Eb= N*f/2*k*T
• f= szabadsági fokok száma: egyatomos gázoknál 3, kétatomos gázoknál 5

Hőtan I. főtétele

• Termikus kölcsönhatás során: a környezet energiát ad át a gáznak, tehát a belső energia nő , hidegebb környezetnél ez fordítva történik meg
• Mechanikai kölcsönhatás során: összenyomásnál a gázon végzett munka pozitív, ezért belső energia nő, táguló gáznál végzett munka negatív, így a belső energia csökken
• A gáz belső energiájának egyenlő a gázzal közölt hőmennyiség a gázon végzett W mechanikai munka előjeles összegével, vagyis Δ Eb=Q+W
• A főtétel következményei: nem készíthető első fajú örökmozgó, vagyis olyan berendezés, amely munkát végezne anélkül, hogy energiát kellene befektetnie

Mi a fajhő ?

• Megmutatja, hogy mekkora h ő mennyiség felvételére, vagyis leadására van szükség ahhoz, hogy 1 kg tömeg ű anyag h ő mérséklete 1 K-nel változzon
•  Q=C*m* Δ T
• Mértékegysége: 1/kg*K

Hőtan II. főtétele

• 
  A testek termikus kölcsönhatásakor mindig a melegebb test ad át energiát a hidegebb testnek. Az energiacsere folyamatának ez az iránya – magától, külső beavatkozás nélkül – nem fordítható meg. pl.: megáll a vonat az állomáson, akkor a részecskék rendezetten mozognak, mechanikai energia nő, környezet elnyeli 
• Nem lehet olyan periodikusan működő gépet szerkeszteni, amely egy hő tartályból hőmennyiséget von el és az egyéb változások nélkül munkává alakítja
• Az ilyen gép másodfajú örökmozgó
• Hatásfok nem lehet 100%, mert akkor ingyen termelne munkát

Mi a hatásfok?

• A kimenő hasznos munkát elosztjuk a befektetett energiával akkor megkapjuk a hatásfokot
• Mértékegysége nincs

Négyütemű Otto-motor

• 
  1. ütem: szívás-> A dugattyú lefele mozog, a nyitott szelepen benzin-levegő keverék jut a hengerbe, izobár szakasz 0→1.
• 2. ütem: sűrítés-> A szelepek zárva, a dugattyú felfele mozog, adiabatikus szakasz 1→2
• 3. ütem: munkavégzés-> A gyújtógyertya szikrája felrobbantja az üzemanyagot, a dugattyú lefele mozog, izochor szakasz 2→3. A munkavégzésnek a 3→4 adiabata felel meg.
• 4. ütem: kipufogás-> Kinyílik a kipufogó szelep, a felfele mozgó dugattyú ezen keresztül kinyomja a hengerből az égésterméket, izochor szakasz 4→5.

Remélem tudtam segíteni!

Sára