ZAKONI TERMODINAMIKE

1. ZAKONI TERMODINAMIKE NIČTI ZAKON PRVI ZAKON DRUGI ZAKON TRETJI ZAKON TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

2. NIČTI ZAKON Z ničtim zakonom termodinamike vpeljemo spremenljivko stanja, ki jo imenujemo temperatura. Obstaja lastnost univerzuma, ki jo imenujemo temperatura. Temperatura predstavlja absolutno merilo za izmenjavo toplote. Če sta dva termodinamska sistema v toplotnem ravnovesju s tretjim termodinamskim sistemom sta v toplotem ravnovesju med seboj. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

3. PRVI ZAKON S prvim zakonom termodinamike vpeljemo spremenljivko stanja, ki jo imenujemo energija. Obstaja lastnost univerzuma, ki jo imenujemo energija. Energija se ohranja, ne glede na tip termodinamskega procesa. Masa se ohranja, ne glede na tip termodinamskega procesa. Energija in masa sta povezani TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

4. OBLIKE ENERGIJE KEMIČNA JEDRSKA SEVALNA TERMIČNA ELEKTRIČNA MEHANSKA (KINETIČNA, POTENCIALNA) Celotna energija sistema Celotna energija sistema na enoto mase TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

5. KINETIČNA ENERGIJA kinetična energija kinetična energija na enoto mase POTENCIALNA ENERGIJA potencialna energija potencialna energija na enoto mase TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

6. CELOTNA ENERGIJA Celotna energija sistema Celotna energija sistema na enoto mase TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

7. DRUGI ZAKON Z drugim zakonom termodinamike vpeljemo spremenljivko stanja, ki jo imenujemo entropija. Obstaja lastnost univerzuma, ki jo imenujemo entropija. Ta se spreminja samo v eno smer (narašča), ne glede na tip termodinamskega procesa. Pomembni posledici: Delo ni mogoče v celoti spremeniti v toploto. Toploto ni mogoče v celoti spremeniti v delo. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

8. V primeru entropije imamo poleg prenosa entropije preko mej sistema še (v splošnem) generacijo entropije v sistemu. Sprememba entropije sistema je enaka Sprememba entropije sistema je lahko negativna ali pozitivna. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

9. Sprememba entropije celotnega univerzuma Velja Sprememba entropije celotnega univerzuma je vedno pozitivna TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

10. INTUITIVNO DOJEMANJE ENTROPIJE Povračljivi (reverzibilni) procesi Pri njih se ne tvori entropija znotraj sistema. Čas procesa lahko teče naprej in nazaj, oboje daje smiselna opazovanja. Nepovračljivi (ireverzibilni) procesi Pri njih se tvori entropija znotraj sistema. Čas procesa lahko teče samo naprej, če teče nazaj dobimo nesmiselna opazovanja. Entropija določa smer časa. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

11. RELACIJE MED PRENOSOM ENTROPIJE IN PRENOSOM TOPLOTE Za vsak sistem, ki je povračljiv, vendar drugače povsem poljuben, velja integral je po stanjih, ki definirajo revezibilni proces To lahko demonstriramo s cikličnim procesom. Zgornja funkcija je enaka 0 za vsak čiklični reverzibilni proces. Zato je spremenljivka stanja. V diferencialni in integralni obliki to zapišemo Absorbirano toploto lahko izrazimo kot integral dveh funkcij stanja TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

12. Pri vsakem povračljivem procesu je sprememba entropije samo zaradi prenosa toplote preko mej sistema Če se sistem nepovračljivo spremeni iz istega začetnega stanja v isto končno stanje kot v primeru povračljivega procesa je razlika entropij začetnega in končnega stanja enaka v obeh primerih. To je zato, ker predstavljata isti začetni in končni stanji, samo proces je različen. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

13. Prenos entropije preko mej sistema je v primeru povračljivega procesa večji, kot v primeru nepovračljivega procesa. V primeru, da je proces izotermen, velja še dodatna poenostavitev V primeru povračljivega procesa je izmenjana toplota večja kot v primeru nepovračljivega procesa. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

14. TRETJI ZAKON Obstaja najnižja temperatura, pri kateri se nahaja snov. To temperaturo imenujemo absolutna ničla temperature. Entropija vseh snovi je pri absolutni ničli enaka. Postavimo jo na nič. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

15. TERMODINAMSKE DEFINICIJE SO RELACIJE, KI JIH DOBIMO IZ OSNOVNIH ZAKONOV TERMODINAMIKE IZ PRVEGA ZAKONA notranja energija translacija molekul rotacija molekul vibracija molekul translacija elektronov jedrski spin notranja energija je vsota vseh oblik mikroskopskih energij TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

16. RELACIJE, KI JIH DOBIMO IZ OSNOVNIH ZAKONOV TERMODINAMIKE IZ DRUGEGA ZAKONA povračljivo izmenjana toplota povračljivo opravljeno mehansko delo TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

17. KOMBINIRAN IZRAZ IZ PRVEGA IN DRUGEGA ZAKONA TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

18. OHRANITVENI ZAKONI ZA KATERIKOLI SISTEM sprememba mase sprememba energije sprememba entropije sprememba eksergije TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

19. EKSERGIJA IN ANERGIJA V svetovno literaturo ju je uvedel slovenski strojnik Zoran Rant (14. september 1902 - 12. februar 1972) Vsako energijo sestavljata dve vrsti energij eksergija in anergija . Pri tem je lahko ena od obeh energij enaka nič. Energija, ki je neomejeno pretvorljiva v druge vrste energij: npr. kinetična ali potencialna energija. V tem primeru je anergija enaka nič. Energija, ki je le delno pretvorljiva v druge vrste energij: npr. toplota. V tem primeru sta anargija in eksergija različni od nič. Energija, ki ni pretvorljiva v druge vrste energij: npr. notranja energija okolice. V tem primeru je eksergija enaka nič. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE

20. Pri povračljivih procesih ostajata anergija in eksergija nespremenjeni. Pri nepovračljivih procesih se eksergija spreminja v anergijo. TERMODINAMIKA / THERMODYNAMICS STRUKTURA / STRUCTURE