8 TERMODINAMIKA Termodinamiki sustavi Termodinamiki procesi 1222022 imun

8. TERMODINAMIKA Termodinamički sustavi Termodinamički procesi 1/22/2022 Šimun Tomas 1

Termodinamika Dio fizike koji proučava uzajamno pretvaranje toplinske i mehaničke energije, kao i uvjete pri kojima je to pretvaranje moguće, naziva se termodinamika. Termodinamika, se temelji na dva osnovna zakona. - prvi zakon termodinamike (proučava pretvaranje topline u mehanički rad i obrnuto). - drugi zakon termodinamike (opisuje uvjete po kojima se toplina može pretvoriti u mehanički rad). Pretvaranje topline u mehanički rad vrši se u toplinskim strojevima (parni stroj, motori s unutrašnjim izgaranjem, parna turbina itd. ), i to će biti predmet učenja u ovom poglavlju. 2

Termodinamički sustavi Termodinamički sustav čini određena količina neke tvari koja se nalazi unutar nekog obujma. Primjeri termodinamičkog sustava su plin u cilindru zatvoren s klipom, prostor u kojem se nalazimo, vodena para u kotlu itd. Sustav se uvijek nalazi u nekom stanju koje je opisano s termodinamičkim veličinama: tlakom (p), obujmom (V) i temperaturom (T). Ako se te veličine stanja s vremenom ne mijenjaju, onda takvo stanje nazivamo ravnotežno stanje. Termodinamičko stanje sustava često se prikazuje tlakom p i obujmom V u p, V-dijagramu (slika 8. 1. ). Na primjer, u tom dijagramu stanje u točki A ima tlak p. A, obujam VA. Kada je poznat tlak i obujam u točki A, temperatura TA može se odrediti pomoću plinske jednadžbe ( p. AVA=n. RTA ). p/ Pa p. A A (p. A, VA) VA V (m 3) Slika 8. 1. 3

Termodinamički procesi Ako se s vremenom termodinamičke veličine stanja mijenjaju, tj. sustav prelazi iz jednog stanja u drugo, onda to nazivamo termodinamičkim procesom (vidi simulaciju na slici 8. 2. ). Pritom točku A (p. A, VA) nazivamo početnim stanjem, a točku B (p. B, VB) konačnim stanjem. p. A A (p. A, VA) B (p. B, VB) p. B VA Termodinamički procesi mogu biti: - nepovratni (ireverzibilni) i - povratni (reverzibilni). Proces koji se izvede u jednom smjeru , a potom se taj isti proces u potpunosti može ponoviti u drugom smjeru, naziva se povratni (reverzibilni) proces (vidi simulaciju na slici 8. 3. ). Kod tih procesa konačno stanje podudara se s početnim. Slika 8. 2. VB A (p. A, VA) B (p. B, VB) 4 Slika 8. 3.

Kružni procesi Najvažniji reverzibilni procesi su kružni procesi ( vidi simulaciju na slici 8. 4. ). Kružni procesi sastoje se od više parcijalnih procesa. U navedenom primjeru su od dva (prvi od A do B, drugi od B do A). Kod tih procesa radni fluid (plin, para) iz početnog stanja A prolazi kroz niz stanja i ponovno se vraća u početno stanje A. Pomoću kružnog procesa u toplinskom stroju iz topline se dobije mehanički rad. U p, V-dijagramu na slici 8. 4. taj rad brojčano odgovara površini omeđenoj krivuljama parcijalnih procesa (iscrtkana površina). A W B Slika 8. 4. 5