principiile termodinamicii.ppt
Post on 06-Jul-2018
240 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
1/24
PRINCIPIILE
TERMODINAMICII
2013
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
2/24
Principiul I
• Una din legile fundamentale ale ştiinţei• Concept primitiv• Originar din mecanică (formele exterioare de
energie precum şi lucrul mecanic )• ntroduce conceptul de energie internă• !"ocia#a căldura ca formă de tran"fer energetic
la "cară moleculară
Energia totală se conservăEnergia nu poate fi nici creata si nici distrusa,
ci doar transformata dintr-o forma in alata
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
3/24
$nergie totală
• energie totală % energia "i"temului &energia mediului
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
4/24
$nergia totală "e con"ervă
• 'rincipiul e"te o lege con"ervativă
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
5/24
Principiul ISistem inchis
• ariatii finite • 'roce" elementar
121212 LQU U −=−
121212 t LQ I I −=−
LQdU ∂−∂=
t LQdI ∂−∂=
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
6/24
Principiul ISistem deschis
• a"a m 1 kg
• m = 1 kg
t pc LQ E E I d ∂−∂=++ )(
t l qdh g dwwdi ∂−∂=⋅+⋅+
2
2wm
E c⋅
= mgh E p =
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
7/24
Principiul IObservatii
• nici o referire la pierderile de energie
(de altfel în mecanică frecarea este adesea neglijată)*
• anumite forme de energie "e pot tran"forma +n
altele(ex. energia internă în energie mecanică, etc.);
• ,ilanţ energetic al "i"temului-
• nu permite nici o conclu#ie referitoare la măsura n care se trans!"rmă " !"rmă de ener#ie nalta
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
8/24
Principiul al II$lea
• ntroduce entropia ca marime de "tare
• !"ocia#ă entropia cu reversibilitatea
proce"ului termodinamic
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
9/24
$ntropiaS, s
• Concept primitiv• 'roprietate termodinamică
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
10/24
$ntropia
• Con"tatare. /oate proce"ele naturale "unt +n"oţite de creşterea entropiei• principiul al doilea nu e"te o lege con"ervativă
• /oate proce"ele naturale "unt irever"i,ile
• ever"i,ilitatea. ca# limita- inacce"i,il in realitate• doar la limită- +n ca#ul proce"ului rever"i,il "ar putea con"idera a fi o lege
con"ervativă
• !mploarea cre"terii entropiei depinde de amploarea pierderilor 'ierderi mai miciapropiere de proce"ul rever"i,il
• Mentinerea c"nstanta a entr"piei% #rad de reversibilitate&'
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
11/24
Variaţia totală de entropieeste pozitivă
ea tinde spre zero pentru orice proces cetinde spre o evoluţie reversibilă.
• variaţia totală: a sistemului + cea a mediului
( ) 012 ≥−
Total S S 0≥∆ Total S
0≥dS
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
12/24
• Clausius. Caldura nu poate trece dela "ine de lao temperatura mai 4oa"a catre una mai ridicata
• L"rd (elvin% Caldura nu "e poate tran"forma inintregime in lucru mecanic
• Ma) Planc*% $"te impo"i,il "a "e con"tuia"caun motor care "a parcurga un ciclu complet care"a ai,e ca "ingur efect doar ridicarea uneigreutati "i racirea unui re#ervor de caldura
c
r c
c T
T T −
== η scopacestin folosita Energiautil energetic Efectul
energetica Eficienta
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
13/24
$ficienta energetica
• $"te redu"a datorita
're#entei frecarii
'ierderilor de caldura
neficientei ciclului
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
14/24
C"nsecin+e ,i aplica+ii aleprincipiului I ,i II
• Trans!erul de căldură
2211
222111
cmcmT cmT cmT m
++=
/ran"ferul de căldură +ntre două corpuri i#olate adia,atic de mediul +ncon4urător
2
2
1
121
21
lnln
21T
T C
T
T C
T
dT C
T
dT C
S S S
mm
T
T
T
T
mm
+=+=
=∆+∆=∆
∫ ∫
⋅
++
=∆ +
r
r
xr
rx
C
S 1
1
1ln
1
1
2
2
C C r =
1
2
T
T x =
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
15/24
$ntropia generată +n proce"ul de tran"fer de căldură
e"te "trict po#itivăC25C1 % 0-00161
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
16/24
$ntropia generată +n proce"ul detran"fer de căldură
e"te "trict po#itivăC25C1 %1670
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
17/24
Aplica+ie numerică
• O pie"ă metalică av+nd capacitatea calorică C1%270 859 şi
temperatura /1% 700 0C e"te cufundată +ntro ,aie de
ulei- i#olată adia,atic de mediul +ncon4urător şi
temperatura 20 0C şi
capacitatea calorică C2 %:3;0 859<
• =ă "e determine variaţia totală deentropie
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
18/24
Soluţie• aportul temperaturilor
x % ! " 1 %(20 & 2>3)5 (700 & 2>3) % 0-3>?-
• aportul capacităţilor calorice
r = #! 5#1 %:3;05270 %33-@@
• $ntropia generata raportată la capacitatea calorică a primului corp-
• -n urma trans!erului de căldură de la primul la cel de$al d"ileac"rp re.ultă " cre,tere de entr"pie
• $cAili,rul termic al celor două corpuri "e atinge la temperatura
630,0379,0
1
44,331
379,044,331ln
1
1
1ln
44,33
44,3311
1
=
⋅
+
⋅+=
⋅
++
=∆
++
r
r
xr
rx
C
S
K J C S /58,157250630,0630,0 1 =⋅=⋅=∆
K C C
T C T C
T m 937,3068360250
)27320(8360)273500(250
21
2211
=+
+⋅++⋅
=+
+
=
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
19/24
Soluţie (continuare)
• !tingerea ecAili,rului termic e"te +n"oţităde generarea de entropie (cele douăcomponente-"pecifice celor două "u,"i"teme)
• primul corp "uferă o "cădere de entropie
• cel deal doilea o creştere
• "i"temul +n an"am,lul "ău generea#ă entropie
K J T
T C S m /908,230
773
937,306ln250ln
1
11 −=⋅==∆
K J T
T C S m /488,388
293
937,306ln8360ln
222
=⋅==∆
0/58,157488,388908,230 >=+−=∆ K J S
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
20/24
lu"trarea cre"terii entropiei corpului rece-re"pectiv a de"cre"terii entropiei pentru corpul cald
/ran"fer de caldura
3;
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
21/24
• 3; g apa
• 30 oC 270 oC
• Cp%@-2 859
• B%22;0 85g (100 oC)• %@;1-? 85(g 9)
26
13
2
10135,0
10195,1
634,3
−−
−−
⋅=
⋅=
=++=
K c
K b
a
cT bT a R
C p
K J
S S S S raincazire saporizareapa sistem
/1,273
556,2312,21843,31
sup
=
++=
∆+∆+∆=∆
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
22/24
Cele patru principiiale termodinamicii
• Principiul .er". defineste conce$tul de tem$eratura; temperatura "ati"face proprietate tran#itivitatii ceea ce "e reflecta in
4u"tetea utili#arii termometrului
• Principiul I%
defineste• energia ca $e cantitate conservabila• lucrul mecanic
con"ervarea energiei
• Principiul II% %efineste conce$tul de entro$ie
energia po"eda atat calitate cat "i cantitate• Principiul III%
%efineste nivelul de referinta $entru entro$ie temperatura de #ero a,"olut nu poate fi atin"a printrun numar finit de
tran"formari5pa"i
pd! L =∂
0
0
=
≥=∂
reersibil dS
dS
TdS Q
0=S
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
23/24
• /"u can0t #et s"methin# !"r n"thin#%% /o get Dor output Eou mu"t give "ome tAermalenergE<
• /"u can0t #et s"methin# !"r ver1 little%% /o get "ome Dor output tAere i" a minimumamount of tAermal energE tAat need" to ,e given
• /"u can0t #et ever1 thin#%
% FoDever mucA Dor Eou are Dilling to give 0 9canGt ,e reacAed<• 2i"lati"n "! all 3 la4s% %/rE to get everEtAing for notAing
-
8/17/2019 PRINCIPIILE TERMODINAMICII.ppt
24/24
etinetiH
• $nergia unui "i"tem incAi" e"te con"tanta
(primul principiu)
• Iiver"e forme de energie pot fi
di"tru"e "au create-
con"umate "i produ"e
• $nergia produ"a repre#inta.
energie furnizata de catre sistem• $nergia con"umata repre#inta.
energie utilizata de catre sistem
top related