Plyny

1. Plyny

2. Stav plynu • Popisujeme pomocí stavových veličin • Nejdůležitější stavové veličiny jsou tlak p, objem V a teplota T

3. Ideální plyn Ideální plyn: • soubor hmotných bodů, jejichž objem je nulový • nejsou mezi nimi přitažlivé síly • konají chaotický tepelný pohyb – srážky = srážky tuhých pružných koulí

4. Vnitřní energie ideálního plynu • Je rovna součtu kinetických energií jednotlivých molekul, které konají neuspořádaný tepelný pohyb • Vnitřní energie soustavy ideálního plynu závisí pouze na teplotě plynu, nikoli na jeho objemu

5. Stavová rovnice ideálního plynu p V = n R T R universální plynová konstanta 8,314 J/Kmol n látkové množství mol T absolutní teplota K p tlak Pa V objem m3 Pro reálné plyny platí za nižších tlaků a vyšších teplot (normální podmínky)

6. Stavové změny ideálního plynu

7. Práce plynu Práce – takový způsob výměny energie, při němž působením nějaké síly dochází buď k posunu nebo otočení mikročástic či celých těles Práce plynu V…změna objemu plynu p…tlak plynu S…plocha na kterou síla působí l…posun tělesa F…síla

8. Izotermický děj T=konst p, V=proměnné Stavová rovnice pro izotermický děj 1.stav 2.stav grafem je hyperbola Boylův-Mariottův zákon

9. Izotermický děj Formulace I.TP Vychází z termodynamické definice ideálního plynu: vnitřní energie ideálního plynu je závislá pouze na teplotě U = f(T)  U=0 je-li T=konst. -W = Q Všechno dodané teplo se mění na práci.

10. Izobarický děj Stavová rovnice pro izobarický děj 1.stav 2.stav Gay-Lussacův zákon

11. Izobarický děj P=konst. V, T ……proměnné I. termodynamický princip U=QP + W Systém koná práci a vyměňuje s okolím teplo Práce W = - p.V

12. Izochorický děj Stavová rovnice pro izochorický děj 1.stav 2.stav Charlesův zákon

13. Izochorický děj V=konst p, T ……proměnné W=pV V=0  W=0 I. termodynamický princip U = QV Teplo vyměněné při konstantním objemu soustavy QV je rovno změněn vnitřní energie soustavy

14. Adiabatická expanze a komprese Systém nevyměňuje s okolím teplo Q=0 I.TP U = W Systém koná práci na úkor vnitřní energie

15. Adiabatická expanze a komprese Adiabatická expanze W < 0  U klesá  T < 0  teplota systému klesá, systém se ochlazuje Adiabatická komprese W > 0  U roste  T > 0  teplota systému roste, systém se ohřívá

16. Tepelné stroje • přeměňují teplo na práci • pracují mezi dvěma lázněmi Carnotův cyklus Tepelný oběh s nejvyšší termickou účinností,sestávající ze dvou expanzních změn (izotermy a adiabaty) a ze dvou změn kompresních (izotermy a adiabaty). Carnotův cyklus nelze prakticky realizovat - ukazuje nejvyšší teoreticky dosažitelnou účinnost oběhu, v němž se přivádí teplo pracovní látce při teplotě T1 a odvádí při teplotě T2. Lze tak lépe analyzovat možnosti dalšího zdokonalování tepelných oběhů.

17. Carnotův cyklus pV diagram

18. Carnotův cyklus • Tepelnou stroje s Carnotovým cyklem lze vypočítat podle vzorce • kde T1 je teplota ohřívače a T2 teplota chladiče. • Carnotův cyklus se skládá se ze 4 termodynamických dějů: Izotermická expanze (na obrázku A→B), adiabatická expanze (B→C), izotermická komprese (C→D), adiabatická komprese (D→A). Všechny čtyři děje uvedou soustavu Carnotova stroje opět do výchozího termodynamického stavu, takže se jedná o děj kruhový. .

19. Tepelný stroj schéma

20. Zážehový motor 1. Sání: otvírá se sací ventil, píst klesá a nasává se spalovací směs. 2. Stlačení (komprese): oba ventily jsou zavřené, píst stoupá a stlačuje směs. 3. Výbuch (expanze): na svíčce přeskočí jiskra, která zapálí stlačenou směs. Hořením se vzniklé plyny rozpínají a tlačí píst dolů. 4. Výfuk: výfukový ventil je otevřený, píst se vrací do své horní polohy a vytlačuje spálené plyny. Komora je připravena na další cyklus.

21. Zážehový motor