Praca (ozn. W) jedna z najważniejszych wielkości mechaniki. Iloczyn skalarny wektora siły działającej na ciało i wektora przesunięcia (pod warunkiem, że przesunięcie jest prostoliniowe, a siła stała podczas przesunięcia:
W innych układach jednostek praca wyrażana jest w kaloriach, ergach. Wykonanie pracy może powodować zmianę energii układu. W termodynamice, praca jest obok ciepła jedną z dwu form przekazywania energii między układami lub częściami układu. Jest wielkością makroskopową, czyli związaną z zachowaniem układu jako całości. Równa jest energii, jaką układ oddaje otoczeniu przy jednoczesnej zmianie swoich parametrów makroskopowych (objętość, położenie, natężenie pola, itp). Zasadą określającą sposób wymiany energii z otoczeniem (wykonywanie pracy nad układem, wykonywanie pracy przez układ nad otoczeniem, przepływ ciepła) jest pierwsza zasada termodynamiki.
Ciepło w termodynamice to forma przekazywania energii termicznej. Relacja między energią termiczną a ciepłem jest taka sama jak między pracą i energią w mechanice. Cieplnym odpowiednikiem określenia "wykonanie pracy na układzie" jest określenie "wystąpienie przepływu ciepła". Ciepło przepływa między ciałami, które znajdują się w stosunku do siebie w nierównowadze termicznej, zwykle wtedy, gdy posiadają one różną temperaturę. W niektórych, szczególnych przypadkach może ono jednak także przepływać między ciałami o tej samej temperaturze. Czasami, przez ciepło rozumie się odczucie zadowolenia z przystosowania się organizmu do aktualnych warunków termicznych otoczenia. Naukowo to odczucie nazywa się komfortem cieplnym. Ciepło może przepływać poprzez:
· Przewodzenie (bezpośredni kontakt układów),
· Konwekcję (unoszenie)
· Promieniowanie elektromagnetyczne
Jednostką ciepła w układzie SI jest dżul. W innych układach jednostek wyrażana jest przez kalorie, ergi i inne. Tradycyjnie, we wzorach fizycznych, ciepło oznacza się literą Q.
Energia to podstawowa wielkość fizyczna, opisująca zdolność danego ciała materialnego do wykonania określonej pracy (energia swobodna). W wyniku tego energia układu obniża się (symetria translacji w czasie zostaje złamana). W układach fizycznych energia zawsze osiąga minimum i jest ograniczona od dołu. Brak takiego ograniczenia mógłby oznaczać możliwość czerpania energii i wykonywania pracy bez końca (perpetuum mobile). Energię w równaniach fizycznych zapisuje się najczęściej jako E.Jednostką energii w układzie SI jest dżul (J). Inne jednostki:
· Kilogramometr (kGm)
· Kilowatogodzina (kWh)
· Kaloria (cal)
· Elektronowolt (eV)
· erg (erg)
Moc - jest wielkością fizyczną określającą ilość pracy wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Jednostka WAT (W). W=J/s [kg*m2/s3]. Inne stosowane jednostki mocy: koń mechaniczny KM i koń parowy HP.
Zasada zachowania ilości substancji (bilans substancji): ilość substancji doprowadzona do układu równa się sumie ilości substancji zakumulowanej w układzie i ilości substancji wyprowadzonej z układu:
Gd=ΔGu+Gw lub nd = Δnu+nw
W stanach ustalonych ilość substancji w układzie nie zmienia się i wtedy zas. zach. rozpatruje się w jednostce czasu:
Gd= Gw lub nd = nw
Ciepło właściwe – ilość ciepła potrzebna do ogrzania do ogrzania 1 kilograma substancji o 1Kelwin. Ilość ciepła potrzebna przy ogrzewaniu (oddawana przy schładzaniu): [J/kg*K] ΔQ=mcΔT
gdzie c – ciepło właściwe; ΔQ – zmiana ciepła (energii); m – masa; ΔT – zmiana temperatury.
Ciepło molowe – informuje, jaką ilość ciepła należy dostarczyć 1 molowi gazu, aby go ogrzać o 1K
[J/mol*K]
Zw. między ciepłem molowym i ciepłem właściwym: nCΔT=mcΔT (n – l. moli)
Ciepło molowe przy stałym ciśnieniu i objętości
Jeżeli gaz ogrzewany jest przy stałym ciśnieniu, to mówimy o cieple molowym przy stałym ciśnieniu. Gdy ogrzewany jest przy stałej objętości to moówimy o cieplne molowym przy stałej objętości. Dla tego samego gazu zachodzi związek między jednym a drugim, ciepłem.
cp>cv
cp=cv+R
ΔQ=nCvΔT dla v=const
ΔQ=nCpΔT dla p=const
Stała gazowa R równa jest liczbowo pracy, jaką wykonuje 1 mol gazu doskonałego podgrzewany i rozprężający się izobarycznie.
Izoprocesy gazu doskonałego: - procesy, w trakcie których jeden z parametrów gazu doskonałego pozostaje stały.
ETI_sosnowiec