Teplo a práce

Teplo a práce, 1. termodynamický zákon: změny vnitřní energie molekulové soustavy při mechanické práci a tepelné výměně – první termodynamický zákon, měrná tepelná kapacita, kalorimetrická rovnice, určení práce z p-V diagramu.

1) ZÁKLADNÍ POJMY

- termodynamická soustava - těleso, skupina těles, jejichž stav zkoumáme
- stavové veličiny - popisují stav soustavy - tlak, teplota, objem, energie
- izolovaná soustava - nedochází k výměně látek ani energie s okolím  hmotnost a složení zůstává stejné
- rovnovážný stav - stav, do kterého za určitých neměnných podmínek časem samovolně přejde každá soustava (stav s největší pravděpodobností)
- rovnovážný děj - soustava prochází řadou rovnovážných stavů (děje probíhající velmi pomalu)

2) VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA, TEPLO

- vnitřní energie tělesa - součet celkové kinetické energie pohybujících se částic tělesa a celkové potenciální energie vzájemné polohy částic
- značka U; jednotka J
- není konstantní veličinou - měnitelná konáním práce, tepelnou
výměnou

ZMĚNA VNITŘNÍ ENERGIE KONÁNÍM PRÁCE
(např. při stlačení plynu, ohýbání drátu, při prudkém míchání kapaliny, rozdrcení těles, nepružném

nárazu). Změna vnitřní energie je rovna práci:

Při dějích v izolované soustavě těles zůstává součet, potenciální, kinetické a vnitřní energie konstantní:

- teplo - energie přijatá (odevzdaná) tělesem při tepelné výměně
- značka Q; jednotka J

celková energie soustavy zůstává konstantní!!!

- přenos tepla - vedení (kondukce) - přenos z chladnější části tělesa do studenější
- sálání (zářením)
- prouděním (konvekcí) - základ ústředního topení

3) MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA, KALORIMETR

- tepelná kapacita tělesa:

- udává teplo přijaté tělesem při změně jeho teploty o 1 K

- měrná tepelná kapacita

- udává teplo přijaté 1 kg látky při změně teploty o 1 K
- se změnou teploty látky se mění  udává se při určité teplotě
- pro teplo přijaté látkou o hmotnosti m při změně teploty o T platí:

- kalorimetr - tepelně izolovaná nádoba, ve které probíhá tepelná výměna - směšovací k.
- obsahuje míchačku a teploměr
- využití - určování C a c
- princip - v kalorimetru probíhá tepelná výměna dokud nenastane tepelná rovnováha
- platí: teplejší těleso: Q1 = m1c1(t1-t)
studenější těleso: Q2 = m2c2(t-t2)

probíhá-li tepelná výměna v kalorimetru, platí:

4) 1. TERMODYNAMICKÝ ZÁKON

Přírůstek vnitřní energie soustavy U se rovná součtu práce W vykonané okolními tělesy působícími na těleso silami a tepla Q odevzdaného okolními tělesy soustavě:

Určení páce z pV-diagramu
práce, kterou plyn vykoná se rovná obsahu obrazce pV-diagramu

p p V