Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Kap 19 Termodynamikkens første lov

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Kap 19 Termodynamikkens første lov"— Utskrift av presentasjonen:

1 Kap 19 Termodynamikkens første lov
Kort repetisjon av enheter og vektorer.

2 Termodynamiske systemer
Et termodynamisk system er et system som kan vekselvirke (og utveksle energi) med omgivelsene på minst to måter, hvor en av disse er varmetransport. Eks: Popkorn W > 0 Termodynamisk prosess Q > 0

3 Termodynamikkens første lov
Q : Varme som tilføres systemet (positiv når varme tilføres) U : Endring av indre energi (veiuavhengig) W : Arbeid utført av systemet (positiv når systemet utf. arb.

4 Arbeid pA dx

5 Arbeid Eksempler p p p V V V W > 0 W < 0 W =p(V2-V1)

6 Arbeid Eksempler p Isobar prosess (p konst.) V p Isoterm prosess
(T konst.) V p Isokor prosess (V konst.) V

7 Arbeid Eksempel Hvor høyt kan du klatre på et 900 kilokalori-måltid?
Du veier 60 kg. 1 kcal = 4190 J.

8 Termodynamikkens første lov Eksempel
Figuren viser en serie termodynamiske prosesser. Qab = 150J Qbd = 600J Bestem: a) Uab b) Uabd c) Qacd p b d a c V

9 Termodynamikkens første lov Eksempel
b) c)

10 Indre energi til en ideal gass
Den indre energien til en ideal gass avhenger kun av temperaturen, ikke av trykk eller volum.

11 Varmekapasitet til en ideal gass
ac p c b ab a V

12 Adiabatisk prosess for en ideal gass Ingen varmeutveksling med omgivelsene

13 Adiabatisk prosess Eksempel: Kompresjon for en diesel motor
Kompresjon for en dieselmotor er 15:1 (1/15 av sin opprinnelige volumdel). Gassen er toatomig, prosessen tilnærmet adiabatisk. p1 = 1.01·105Pa T1 = 300K. Bestem slutt- trykk og slutt-temperatur ved kompresjonen.

14 Varme-maskin - Kjøle-maskin Syklus

15 Carnot-syklus

16 Termodynamikkens 1.lov System
Åpent system: Utveksling av både masse og energi Ovn Motor Lukket system: Bare utveksling av energi, ikke masse Lukket, uisolert beholder Ballong Benyttes ofte for å beskrive isoterme prosesser Isolert system: Ingen utveksling av masse eller energi Lukket, isolert termos Reaksjonsbeholder isolert med f.eks. isopor Universet Benyttes ofte for å beskrive et adiabatisk system

17 Termodynamikkens 1.lov Prosesser
Isoterm : Kontant temperatur Isokor : Konstant volum Isobar : Kontant trykk Adiabatisk : Ingen varmeutveksling

18 Termodynamikkens 1.lov Tilstandsfunksjoner
Til beskrivelse av et system, trenger vi generelt mange egenskaper og variabler. For et system i likevekt, trenger vi bare noen få variabler. Eks: En mengde rent vann: 3 uavhengige variabler Mengde, f.eks. antall mol (1 mol = NA = partikler (molekyl, atom,…) Temperatur T Trykk p Tilstrekkelig til å bestemme: Volum V = f(n,T,p) Tetthet Slike variabler kalles tilstandsfunksjoner. De er en funksjon av tilstanden og ikke av forhistorien. Forandringer i tilstandsfunksjoner (f.eks. P) fra en tilstand til en annen er uavhengig av veien.

19 Termodynamikkens 1.lov Tilstandsfunksjonen for en ideell gass
Til beskrivelse av et system, trenger vi generelt mange egenskaper og variabler. For et system i likevekt, trenger vi bare noen få variabler. R: Den universelle gasskonstanten R = J  K -1  mol -1

20 Termodynamikkens 1.lov Total energi er konstant
Q : Tilført varme til systemet U : Endring av indre energi i systemet W : Arbeid utført av systemet på omgivelsene U : Indre energi i systemet består av: Hvilemass E = mc2 Elektronenes potensielle og kinetiske energi Translasjon-, rotasjon- og vibrasjon-energi av atomer/molekyler

21 Termodynamikkens 1.lov Isobar prosess
p = pA = pB W VA VB V En-atomig gass

22 Termodynamikkens 2.lov Entropi

23 Termodynamikkens 1.lov Total energi er konstant
Forrige eksempel på reversibel og irreversibel prosess Var knyttet til volumarbeid (endring i trykk x volum) og endelig hastighet. Mange maskiner (forbrenningsmotorer, gassturbinder, …) gjør lignende prosesser vha varmesykluser. Nicolas L. Sadi Carnot viste i 1824 at man får minst tap (mest reversibel prosess) dersom syklusen er: - Isoterm ekspansjon ved konstant høy temperatur - Adiabatisk (isolert) eksansjon til lav temperatur - Isoterm kompresjon ved konstant lav temperatur - Adiabatisk (isolert) kompresjon tilbake til utgangspunktet Effektiviteten (virkningsgraden) ved en Carnot-syklys er gitt ved:

24 Termodynamikkens 1.lov Total energi er konstant
Effektiviteten (virkningsgraden) ved en Carnot-syklys er gitt ved: - Isoterm ekspansjon ved konstant høy temperatur - Adiabatisk (isolert) ekspansjon til lav temperatur - Isoterm kompresjon ved konstant lav temperatur - Adiabatisk (isolert) kompresjon tilbake til utgangspunktet Varme inn – Arbeid ut

25 Termodynamikkens 1.lov Carnot syklus
4 2 3

26 Termodynamikkens 1.lov Canot syklus - Bevis for virkningsgrad
2 4 3 2 3 4


Laste ned ppt "Kap 19 Termodynamikkens første lov"

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google