TERMOTEHNICA

Principiul nti al termodinamiciiconstituie o particularizare a legii conservrii energiei la procesele n care intervine micarea termic a materiei, adic micarea dezordonat a unui numr mare de particule (atomi, molecule etc.).

Ca urmare a interaciunii dintre sistemul fizic i mediul exterior poate avea loc un transfer de energie. Acest transfer de energie se poate face cu sau fr variaia parametrilor externi. n cazul n care interaciunea are loc cu variaia parametrilor externi, avem de-a face cu un proces mecanic sau cu o aciune mecanic iar energia transferat se numetelucru mecanic

Daca interaciunea are loc fr variaia parametrilor externi, transmiterea energiei se numeteschimb de cldur, iar energia transmis se numetecldur. Rezult c dei lucrul mecanic i cldura au dimensiunile unei energii, ele nu suntforme de energie, ciforme de schimb de energiei nu sunt echivalente. Lucrul mecanic este o forma macrofizic (ordonat) de transmitere a energiei de la un sistem la altul, n timp ce cldura este o forma microfizic (neordonat) de transmitere a energiei.

Principiul al doilea al termodinamiciiprecizeaz condiiile n care are loc transformareaenergiei termicenenergie mecanic. El are un caracter calitativ, arat sensul n care se produc spontan transformrile, fr s se refere la cantitile de energie schimbate. El este o particularizare a principiului general al schimburilor de energie, conform cruia transformrile spontane de energie se realizeaz de la potenialul mai nalt spre potenialul mai sczut.

Dac principiul nti al termodinamicii a fost un precursor al legii conservrii energiei n domeniu proceselor termice, cel deal doilea principiu al termodinamiciia fost formulat ca o lege specific proceselor termice. Cel de-al doilea principiu al termodinamicii reprezint o generalizare a rezultatelor experimentale legate de funcionarea mainilor termice.

Principiul nti al termodinamicii pune n eviden echivalena cantitativ dintre cldur i lucru mecanic, ns el nu face nicio referire la direcia de desfurare a proceselor termodinamice.

Se spune c un proces de trecere dintr-o stare iniial1ntr-o stare final2estereversibil, dac este posibil revenirea n starea iniial1astfel nct la aceast stare a sistemului considerat i starea sistemelor nconjurtoare s fie identic cu starea lor iniial. Dac la revenirea sistemului considerat n starea iniial1, starea sistemelor nconjurtoare difer de starea lor iniial, atunci procesul esteireversibil.

Gazul perfecteste un model teoretic degaz, format din molecule de dimensiune neglijabil i frforeintermoleculare.[1]Conceptul de gaz perfect este folosit n cadrulfizicii atomice i moleculareca o idealizare a strii gazoase asubstanelor, i se preteaz la analiza cu mijloacelemecanicii statistice.

Gazul perfect nu areviscozitate, proprietile sale nu depind depresiunesautemperaturi nu selichefiaz.

Literatura de specialitate deosebete, n principiu, trei tipuri ale modelului gazului perfect: gazul Boltzmann, gazul Bose i gazul Fermi. Aceste modele sunt particularizate i tratate diferit, fie n cadrul mecanicii statistice clasice, fie n cadrul mecanicii statistice cuantice. Prin aplicarea asupra acestor modele a metodelorstatisticii Maxwell-Boltzmann,Bose-EinsteinsauFermi-Dirac, se regsesc legile termodinamicii i se pot explica o serie de proprieti fizice ale materiei.

Comportarea gazului perfect este foarte asemntoare cu agazului ideal, care ns este definit n mod diferit de gazul perfect. Aceast comportare asemntoare poate duce la confundarea acestor dou noiuni, chiar n lucrri prestigioase, mai ales c din punctul de vedere al aplicaiilor tehnice faptul c sunt definite diferit adesea nu deranjeaz.

n afar de modelul gazului perfect i modelul gazului ideal, nfizicitehnicse mai folosesc modelelegazului semiperfecti cel algazului real .

Modelul gazului perfect postuleaz urmtoarele despre structura i dinamica particulelor gazului perfect:[7]a)Gazul perfect const dintr-un numr foarte mare de particule, identice, cu aceeai masb)Volumul fiecrei molecule este considerat aa de mic nct ele pot fi idealizate capuncte materiale(covolumuleste zero).

c)Micareafiecrei molecule are loc n conformitate cu legilemecanicii newtoniene. n ansamblu moleculele au omicare dezordonat, neexistnd nicio direcie privilegiat.

d)ntre molecule au locciocniriperfectelastice. Procesul propriu-zis de interaciune ntre molecule n timpul ciocnirii este ignorat. ntre ciocniri (relativ rare datorit dimensiunilor lor foarte mici) se consider c molecula are o micare rectilinie uniform.Otransformare termodinamiceste o succesiune de stri prin care trece unsistem termodinamiccnd parametrii si variaz de la valorile din starea iniial la cele din starea final.

Otransformare simpleste o transformare care respect de la nceput i pn la sfrit aceeai lege de transformare. Exemple de transformri simple:

Transformareaizocorsau (Legea lui Charles), care se petrece lavolumconstant;cldura schimbat ntr-un astfel de proces este transformat n ntregime n variaia de energie intern a sistemului, materializat prin variaia presiunii i temperaturii sistemului.

Transformareaizobar, (Legea Gay-Lussac), care se petrece lapresiuneconstant; Transformareaizoterm, (Legea Boyle-Mariotte), care se petrece latemperaturconstant, un exemplu de astfel de transformare apare ntr-un cilindru nchis n contact termic perfect cu mediul ambiant.

Transformareaadiabatic, care se petrece fr schimb decldurcu mediul ambiant;

Transformareapolitropic, care se petrece cu exponent politropic constant; Un exemplu de astfel de transformare apare ntr-un cilindru nchis, dar care poate schimba cu mediul ambiant att lucru mecanic, ct i cldur

Transformareaizoentalpic, care se petrece laentalpieconstant;

Transformareaizoentropic, care se petrece laentropieconstant.

Unciclu termodinamiceste totalitatea strilor prin care trece unsistem termodinamicn cursul unortransformri, ncepnd de la o anumitstarei pn cnd revine la aceeai stare.Ciclul motor Totalitatea strilor succesive prin care trece amestecul carburant ntr-o transformare, ncepnd dintr-o stare iniial pn cnd revine la starea iniial, se numete ciclu termodinamicsauciclu motor. Ciclul de funcionare almotorului n patru timpi, se desfoar n decursul a patru curse ale pistonului, crora le corespund dou rotaii ale arborelui cotit.

ntermodinamic,ciclul Dieseleste unciclu termodinamical unuimotor cu ardere intern, (n patru timpi), a crui diagram const dintr-oizobar, oizocori douadiabate. Pe baza acestuia funcioneazmotorul Dieselcare a fost inventat deRudolf Dieseln 1897.ntermodinamic,ciclul Carnoteste uncicluteoretic, propus n1820de inginerul francezNicolas Lonard Sadi Carnot, ciclu destinat comparrii randamentului termic al mainilor termice. Este un ciclu reversibil efectuat de o main Carnot legat la dou surse de cldur de temperaturi diferite (sursa cald i sursa rece). Folosete ca agent de lucru ungaz idealprintransformrilecruia se obine lucrul mecanic.Motorul Otto a fost conceput ca un motor de staionare i n aciunea motorului, timpul este micare n sus sau jos a unui piston ntr-un cilindru. Utilizat mai trziu, ntr-o form adaptat ca un motor de automobil,sunt implicai patru timpi sus-jos:

1. Admisie descendent - gaz de crbune i aer intr n camera pistonului

2. Compresie adiabatica n sens ascendent - pistonul comprim amestecul

3. Ardere i destindere adiabatica descendent - aprinderea amestecului de combustibil i aer cu scnteie electric

4. Evacuarea ascendent degaj gaze de eapament din camera pistonului.