Termodinamika
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.
| Termodinamikai körfolyamatok | |
|---|---|
| szerkeszt | |
A termodinamika (ma már ritkán használt magyar nevén hőtan) a fizika energiaátalakulásokkal foglalkozó tudományterülete.
Egy magára hagyott termodinamikai rendszerben az intenzív állapotjelzők eloszlása homogénné válik, vagyis a rendszer egyensúlyi állapotba kerül. Az egyensúlyi állapottal a termosztatika foglalkozik. Minden pontjában ugyanakkora nyomás, hőmérséklet stb. lesz. Termodinamikai elveken (is) alapszik pl.: időjáráselőrejelzés, robbanómotorok, repülőgéphajtóművek, hűtőszekrény, kuktafazék, kémény. Néhány fogalom, mely kapcsolódik a termodinamikához: tömeg, tömegáram, hőátadás, munka, hő, belső energia, nyomás, fázis, entrópia, entalpia, fajhő, ideális gáz, Carnot-körfolyamat.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Klasszikus termodinamika
[szerkesztés] 0. főtétel: tranzitivitás tétele
Ha A rendszer termodinamikai egyensúlyban van C rendszerrel, és B rendszer is termodinamikai egyensúlyban van C rendszerrel akkor ebből következik, hogy A és B rendszer is termodinamikai egyensúlyban van egymással.
[szerkesztés] I. főtétel – Energiamegmaradás törvénye
Egy termodinamikai rendszer belső energiáját kétféleképpen lehet megváltoztatni: munkavégzéssel és hőközléssel. A rendszer ΔU belső energiájának megváltozása tehát a vele közölt Q hőmennyiség és a rajta végzett W (bármilyen) munka összege:
Áramló közegre a hő, és technikai munka összege így számolható:
ahol q a hő, w(t12) a technikai munka, h az entalpia, c a közegáramlás sebessége, g a gravitációs állandó, és z a vizsgált pont magassága (helyzete). Differenciális alakban:
Következménye: Nincs olyan periódikusan működő gép, ú.n. elsőfajú perpetuum mobile (örökmozgó), mely hőfelvétel nélkül képes lenne munkát végezni.
[szerkesztés] II. főtétel
A természetben nincs és egyetlen géppel – ún. Clausius-géppel – sem hozható létre olyan folyamat, amelyben hő önként, külső munkavégzés nélkül hidegebb testről melegebbre menne át.
A természetben nincs és egyetlen géppel – ún. Kelvin-géppel – sem hozható létre olyan folyamat, amelynek során egy test hőt veszít és ez a hő egyéb változások nélkül teljes egészében, 100%-os hatásfokkal munkává alakulna át. A Kelvin-gépet másodfajú perpetuum-mobilenek nevezzük, tehát az állítás szerint nem létezik másodfajú perpetuum-mobile.
[szerkesztés] III. főtétel
Folyékony és szilárd homogén anyagok entrópiája nulla kelvin hőmérsékleten zérus. Ez azt jelenti, hogy a nulla kelvin hőmérséklet a gyakorlatban nem érhető el.
[szerkesztés] Statisztikus termodinamika
[szerkesztés] 0. főtétel
Az egyszerű rendszereknek vannak olyan speciális, u.n. egyensúlyi állapotai, melyek makroszkópikus szempontból egyértelműen jellemezhetőek belső energiájukkal, térfogatukkal, és molekulaszámukkal.
[szerkesztés] 1. főtétel (ekvivalencia tétel)
Egy folyamat során a rendszernek átadott hőt egyértelműen meghatározza a belső energia növekedése és a rendszeren végzett munka az alábbiak szerint:
[szerkesztés] 2. főtétel
Minden egyensúlyi rendszerhez rendelhető egy S függvény, a rendszer entrópiája, mely a rendszer állapotát jellemző extenzív paraméterek függvénye. Az entrópia tulajdonságai:
- A belső energia növekedésével monoton nő
- Extenzív mennyiség
- Részleges egyensúlyi állapot entrópiája megegyezik annak az osztott rendszernek az entrópiájával, amelyből a falak szigetelő tulajdonságainak megszüntetésével keletkezett.
- Az entrópia legyen a lehető legnagyobb érték, amely a falak még megmaradó szigetelő tulajdonságaival összefér.
[szerkesztés] 3. főtétel (Nernst-tétel)
Két olyan állapot entrópiájának a különbsége, amelyek kvázisztatikusan átalakíthatók egymásba,
-nál nullához tart, azaz

[szerkesztés] Hivatkozások
Litz József: Hőtan
Hraskó Péter: Termodinamika és statisztikus fizika






