Sistem termodinamic

Termodinamică
Schema unei mașini termice Carnot
Ramuri Clasică Statistică Chimică Cuantică la echilibru/nu la echilibru
Principii Zero Primul Al doilea Al treilea
Sisteme Închis Deschis Adiabatic Izolat Stare Ecuație de stare Gaz ideal Gaz real Stare de agregare Fază Echilibru Volum de control Instrumente Procese Destindere liberă Izobar Izocor Izotermic Adiabatic Izentropic Izentalpic Politropic Cvasistatic Reversibil Ireversibil Cicluri Direct Inversat Randament și eficiență
Propertăți ale sistemelor Notă:Parametri conjugațicuitalice Diagrame termodinamice Proprietăți intensive și extensive Funcții de proces Lucru mecanic Căldură Funcții de stare Temperatură/Entropie Presiune/Volum Potențial chimic/Număr de particule Titlul vaporilor Proprietăți reduse
Proprietăți ale materialelor Baze de date cu proprietăți Capacitate termică masică $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ Coeficient de compresibilitate $\beta =-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ Coeficient de dilatare volumică $\ Alpha =$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
Ecuații Teorema lui Carnot Teorema lui Clausius Relația fundamentală Legea gazelor ideale Relațiile Maxwell Relațiile Onsager Ecuațiile Bridgman Tabel cu ecuații termodinamice
Potențiale Energie internă:$U(S,V)$ Energie liberă:$A(T,V)=U-TS$ Entalpie:$H(S,p)=U+pV$ Entalpie liberă:$G(T,p)=H-TS$ Entropie liberă
Istorie Cultură Istorie Generală Istoria entropiei Legile gazelor Istoria perpetuum mobilelor Filozofie Entropie și timp Entropie și viață Clichetul brownian Demonul lui Maxwell Paradoxul morții termice Paradoxul lui Loschmidt Sinergetică Teorii Teoria caloricului Forța vie Echivalentul mecanic al caloriei Putere motrice Lucrări fundamentale An Experimental Enquiry Concerning... Heat On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Réflexions sur la puissance motrice du feu Cronologii Termodinamică mașini termice Artă Învățământ Suprafața termodinamică a lui Maxwell Entropia ca disipare a energiei
Personalități Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Altele Nucleație Autoasamblare Autoorganizare Ordine și dezordine
Categorie

În cadrultermodinamiciise studiazăsistemeletermodinamice,reprezentate princorpuricare se pot găsi în interacțiune mecanică, termică, electrică, magnetică, chimică și difuzivă atât între ele, cât și cu mediul înconjurător.

Sisteme termodinamice

Exemplu de sistem termodinamic: o cantitate degazînchis într-uncilindrucupistonmobil

Prinsistem termodinamicse înțelege un corp, o parte a unui corp sau un grup de corpuri, delimitat de restul corpurilor care îl înconjoară printr-o suprafață de control prin care sistemul poate să efectueze un schimb de energie (sub formă de căldura Q sau de lucru mecanic L) și de substanță. Celelalte corpuri, ce sunt în afara suprafeței de control, se consideră a fi mediul exterior sau mediul ambiant.

Sistemele termodinamicesunt sisteme macroscopice, compuse dintr-unnumăr foarte mare de particule(intuitiv,molecule) în continuă mișcare, care interacționează permanent între ele. Dimensiunile unui sistem sunt mult mai mari decât ale componentelor sale, astfel că în cadrul lor sunt valabile legilestatistice,în specialmedia.Pentru definirea unui sistem trebuie precizatelimitelesale, care pot fi reale, de exemplu pereții unui vas în care se găsește un gaz, sau imaginare, de exemplu secțiuni printr-o conductă. Tot ce se află în afara acestor limite este consideratmediu înconjurător.

• Se numeștesistem adiabaticun sistem care nu poate schimba cu mediul înconjurătorenergiesub formă decăldură.
• Se numeștesistem izolatun sistem care nu poate schimba cu mediul înconjurător energie nici sub formă de căldură, nici sub formă delucru mecanic.
• Se numeștesistem închisun sistem care nu interacționează cu alte sisteme, cu "exteriorul"; în particular, un sistem în care se găsesc mereu aceleași componente (particule). Un exemplu este cilindrul unuimotor cu aprindere prin scânteieîn perioada când supapele de admisie și evacuare sunt închise.
• Se numeștesistem deschisun sistem care interacționează cu alte sisteme, cu "exteriorul"; în particular, un sistem prin limitele (marginile) căruia poate avea loc un schimb desubstanță.Un exemplu de sistem deschis este oturbină cu abur.

Stare termodinamică, mărimi de stare

Prinstareaunui sistem se înțelege totalitatea parametrilor care descriu sistemul, independent de forma exterioară a acelui sistem. Parametrii termodinamici care exprimă proprietăți măsurabile se numescmărimi de stareși determină starea sistemului din punct de vedere cantitativ, față de ceilalți care îl descriu doar calitativ. Mărimile de stare revin la aceeași valoare ori de câte ori sistemul revine în aceeași stare, independent de stările intermediare prin care sistemul a trecut în cursul transformărilor, fiind prin urmarefuncții de stare.

Mărimile de stare descriu starea unui sistem doar în cazul în care sistemul se află în stare deechilibru termodinamic,adică într-o stare în care, neexercitându-se influențe exterioare, mărimile de stare nu se modifică în timp. În termodinamică sepostuleazăcă un sistem termodinamic izolat ajunge în timp în starea de echilibru termodinamic, din care nu poate ieși de la sine. În cazul sistemelorgazoasestarea de echilibru termodinamic se caracterizează prin repartiția uniformă a densității,temperaturiișipresiunii,în toate punctele sistemului. Dacă, de exemplu, presiunea n-ar fi uniformă, sistemul n-ar fi în echilibru termodinamic, deoarece în timp, fără influențe exterioare, presiunea s-ar uniformiza.

Un sistem termodinamic închis, aflat în stare de echilibru termodinamic poate fi împărțit printr-un perete infinit de subțire în două subsisteme. Prin această împărțire starea sistemului nu se modifică, cele două subsisteme rezultate au aceeași stare cu a sistemului inițial și diferă de acesta doar prinvolum,respectiv prin cantitățile de substanță conținute. Mărimile de stare care nu se schimbă prin această divizare se numescmărimi de stareintensive.Acestea sunt independente demasasistemului. Exemple de mărimi de stare intensive sunt presiunea și temperatura.

Mărimile de stare care prin divizarea sistemului își modifică valoarea proporțional cu masa sistemului se numescmărimi de stareextensive.Astfel de mărimi sunt volumul, energia etc. Deoarece mărimile de stare extensive nu sunt caracteristice pentru starea sistemului se preferă mărimile corespunzătoarespecifice,care se obțin prin împărțirea mărimii cu masa sau cu volumul sistemului. Mărimile specifice raportate la masă se numescmărimi masice,iar cele raportate la volummărimi volumice.Mărimile de stare specifice se comportă la fel ca mărimile de stare intensive. De exemplu,volumul masic:$v=V/m\,$este același, atât pentru sistemul inițial, cât și pentru subsistemele sale. Mărimile specifice se notează de obicei cu litera mică corespunzătoare mărimii extensive, notată cu literă mare.

Mărimi termice de stare, ecuație termică de stare

Starea termodinamică a unui sistem este definită depresiune,temperatură și volum masic, mărimi consideratemărimi termice de stare.Ele nu sunt independente, fiind legate printr-oecuație termică de stare:

$f(p,T,v)=0\,$

Pentru cunoașterea stării unui sistem este suficientă cunoașterea a două mărimi termice de stare și a ecuației termice de stare, a treia mărime rezultând, și rezultând de asemenea toate celelalte proprietăți ale sistemului, ca: energia,viscozitatea,conductivitatea termicăetc.

Vezi și

• activitate termodinamică
• diagramă de fază
• potențial termodinamic
• agent frigorific
• element galvanic
• echilibru chimic
• entalpie de dizolvare
• difuzie
• fază (termodinamică)
• gaz ideal
• gaz real
• reacție reversibilă
• sistem fizic
• sistem chimic
• sistem biologic
• mărime fizică de stare
• solubilitate
• termodinamica neechilibrului

Bibliografie

• Bazil Popa,V. MerceaTermotehnicăEditura Tehnică 1982
• Nicolae Băranș.a. -Termodinamică tehnică - Teorie și aplicațiiVol.1, 1998
• Răduleț, R.și colab.Lexiconul Tehnic Român,Editura Tehnică,București, 1957-1966.
• Colectiv,Manualul inginerului termotehnicianvol I,Editura Tehnică,București, 1955.
• Vlădea, I.Manual de termotehnicăvol 1,Editura Didactică și Pedagogică,București, 1962.
• Schmidt, E.Einfũhrung in die technische Thermodynamik,Springer-Verlag,Berlin, 1963.
• Bazarov, I. P.Termodinamică(traducere din limba rusă),Editura Tehnică,București, 1962.
• Stoian Petrescu, Valeria Petrescu,Principiile termodinamicii și mașinile termice - Mișcarea termică în univers și pe Pămînt,Editura Tehnică, București, 1981
• Stoian Petrescu, Valeria Petrescu,Principiile termodinamicii - Evoluție, fundamentări, aplicații,Editura Tehnică, București, 1983
• Zoltán Gábos,Oliviu Gherman,Termodinamică și fizică statistică,EDP, București, 1964, 1967
• V. Kirillin, V. Sîcev, A. Șeindlin,Termodinamica,Editura Științifică și Enciclopedică, 1985, (traducere din limba rusă)
• Șerban Țițeica:Termodinamica,Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1982
• Linus Pauling,Chimie generală,Editura Științifică, București, 1972 (traducere din limba engleză)
• Rodica Vâlcu,Termodinamica chimică,Editura Tehnică, București, 1975, 1994
• Dumitru Săndulescu,Chimie fizică - vol I,Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1979