Fizyka 1 - opracowanie wykładu 2016 PDF

Preview

Summary

Opracowanie części wykładu z fizyki 1 na kierunku ZiIP, na Wydziale Inżynierii Produkcji...

Description

1. Założenia kinetyczno-molekularnej teorii gazu -

Gaz składa się z cząstek, które można traktować jak punkty materialne, Cząstki poruszają się chaotycznie i podlegają zasadom dynamiki Newtona, Całkowita liczba cząstek jest bardzo duża, Objętość cząstek jest pomijalnie mała w stosunku do objętości przestrzeni zajmowanej przez te cząstki, Poza momentami zderzeń na cząstki nie działają żadne siły, Zderzenia są sprężyste, a ich czas trwania można pominąć, Cząstki posiadają jedynie Ek, natomiast Ep=0.

2. Wzór na ciśnienie, interpretacja kinetyczno-molekularna W termodynamice fenomenologicznej

W termodynamice statystycznej

3. Zasada ekwipartycji energii, średnia energia cząsteczek gazu Zasada ekwipartycji energii – na każdy stopień swobody cząstki przypada średnio jednakowa energia równa

Średnia energia kinetyczna gazu o i stopniach swobody jest równa

Np. O2

=>

4. Równania fenomenologiczne trzech procesów transportu. Dyfuzja –

, gdzie D to współczynnik dyfuzji, n stężenie substancji, z to odległość od

źródła dyfundującej substancji (prawo Ficka)

Przewodnictwo cieplne temperatura (prawo Fouriera)

, gdzie X to przewodnictwo cieplne substancji, T

Lepkość

, - wzór Newtona

5. Zasady termodynamiki Zerowa zasada termodynamiki – Jeśli ciała A i B są w równowadze termicznej z trzecim ciałem C, to A i B są w równowadze termicznej ze sobą. Pierwsza zasada termodynamiki – Przy przejściu układu od stanu początkowego do stanu końcowego suma wykonanej pracy W, wymienionego ciepła Q oraz energii Z związanej z wymianą masy zależy tylko od stanów P i K. Suma ta nie zależy od tego w jaki sposób dokonano przejścia ze stanu P do stanu K. Oznacza to, ze układ może wykonać pracę nad otoczeniem tylko wtedy, gdy otrzyma od otoczenia energię Q.

Druga zasada termodynamiki - Procesy nieodwracalne zawsze biegną w jedną stronę i towarzyszy im wzrost entropii

Trzecia zasada termodynamiki (postulat Nernsta – Plancka) –Dla dowolnego układu termodynamicznego entropia jest równa zero w stanach, dla których temperatura jest równa zero.

6. Równanie adiabaty, wartość wykładnika dla gazu jednoatomowego i dwuatomowego.

Równanie adiabaty:

Dla gazu jednoatomowego:

Dla gazu dwuatomowego:

7. Cykl Carnota, prawa Carnota

Adiabaty – 4,2 Izotermy – 3,1 Cykl Carnota – odwracalny cykl termodynamiczny, w którym substancją roboczą jest gaz doskonały. Praca jest to pole pomiędzy adiabatami i izotermami. W procesie izotermicznym U się nie zmienia, z tego wynika że Q 1 = W1 = Drugim etapem jest adiabatyczne rozprężanie gazu. Nie zachodzi tu wymiana ciepła z otoczeniem, więc nie zmienia się energia wewnętrzna. Trzeci etap to izotermiczne sprężanie gazu na chłodnicy o temperaturze mniejszej niż gaz. W procesie tym gaz wykonuje pracę ujemną, ponieważ oddaje swoje ciepło. Czwarty etap do adiabatyczne sprężanie gazu. Ponieważ cykl jest odwracalny, ∆U = Q – W = 0.

Prawa Carnota : Sprawność cyklu Carnota nie zależy od ciała roboczego. Sprawność dowolnego cyklu Carnota jest zawsze mniejsza lub równa cyklu odwracalnego.

8. Sprawność cyklu Carnota

9. Czym jest entropia, definicja fenomenologiczna, termodynamiczna Entropia jest to funkcja określająca przebieg procesów spontanicznych Def. Fenomenologiczna

Def. Statystyczna

gdzie W to maksymalna ilość stanów równowagi

termodynamicznej 10. Reguła Picketa-Troutona Przyrost entropii jest związany ze zmianą porządku. Nie zależy od rodzaju substancji. 11. Wzór Boltzmanna-Plancka

12. Wzór na entropię gazu doskonałego...