1. Termodinamikai rendszerek:
Rendszer: felületekkel határolt térrész
Környezet: a rendszert körülvevő anyagi valóság
Rendszerek felosztása:
- nyitott: anyag és energia áramlás a rendszer és a környezete között biztosított
- mechanikailag zárt: energiacsere lehetséges, viszont anyagcsere nem lehetséges
- hőtanilag zárt: nincs termikus kölcsönhatás (adiabatikus folyamatok)
- teljesen zárt (izolált) rendszer: nincs anyag, illetve energiaátadás
A rendszerek jellemzői időbeli jelleg szerint:
- Folyamatjellemzők (időtartam)
- Állapotjellemzők (időpont)
- Extenzív jellemzők (méretfüggők)
- Tömeggel (kiterjedéssel) arányosak.
- Rendszerek egyesítésekor összeadódnak.
- Pl. tömeg, térfogat, energia.
- Intenzív jellemzők (méret függetlenek)
- Tömegtől függetlenek.
- Rendszerek egyesítésekor kiegyenlítődnek.
- Pl. nyomás, sűrűség, hőmérséklet.
2. Nulladik főtétel:
Termikus kölcsönhatás → termikus egyensúlyTapasztalat:
Ha két különböző hőmérsékletű testet összeérintünk (termikus kölcsönhatást hozunk létre), akkor egy idő után közös hőmérséklet alakul ki (ezt az állapotot termikus egyensúlynak nevezzük)
A termodinamika nulladik főtétele:
Ha A és B rendszerek termikus egyensúlyban vannak C rendszerrel, akkor egymással is termikus egyensúlyban vannak.
Általában az egyensúly feltétele:
az intenzív paraméterek (p, T, ...) egyezzenek meg.
3. Első főtétel:
Termodinamika első főtétele:A rendszer belső energiájának változása = a rajta végzett munka + vele közölt hő
ΔEb = Q + W
(Ha melegítjük a rendszert, akkor a belső energia nő, és a T is nő).
Előjel szabály:
- a rendszerrel közölt hő és a rendszeren végzet munka pozitív,
- a leadott hő és a rendszer által végzett munka negatív.
Molekuláris értelmezés:
- Munkavégzés: rendezett energiaközlés
- Hőközlés: rendezetlen energiaközlés
Energia-megmaradás törvénye:
Zárt rendszer energiája állandó,
a nyitott rendszer energiája annyival változik, mint amennyi energiát a környezetétől kap, illetve annak lead.
Más megfogalmazásban:
Lehetetlen olyan örökmozgót készíteni, amely több munkát végez, mint amennyi energiát a környezetétől felvesz, vagyis amelyiknek a hatásfoka 100%-nál nagyobb (nincs elsőfajú perpetuum mobile).
4. Második főtétel:
Reverzibilis folyamat:megfordítható folyamat.
Irreverzibilis folyamat:
megfordíthatatlan folyamat.
I. főtétel:
számos reverzibilis folyamatot megenged,
de a valóságban a legtöbb folyamat irreverzibilis.
A termodinamika második főtétele:
Clausius-féle megfogalmazás:
nem létezhet olyan folyamat (gép), amelyben a hő önként, munkavégzés nélkül egy hidegebb testről egy melegebb testbe menne át.
Kelvin-Planck-féle megfogalmazás:
nem létezhet olyan folyamat (gép: másodfajú örökmozgó), melyben egy test hőt ad le, és az teljes egészében (100 % hatásfokkal) munkává alakulna át
Hőtanilag zárt rendszerben az entrópia (rendezetlenség, S) nő.
Kísérlet:
A szomjas madár mint örökmozgó
Magyarázat:
A madár két gömbből - fejből és testből - áll.
Az alsó gömbben folyékony éter van, ami szobahőmérsékleten azonnal párologni kezd.
Ennek hatására nyomás keletkezik, és a folyékony éter egy része a csőben felfelé emelkedni kezd.
Mihelyt a első gömbben több éter gyűlik össze, mint az alsóban, a "fej" súlya nagyobb lesz, és így a madár lebukik a vízzel teli pohárba.
Egy idő után a hűtés hatására a fejben levő éter visszakerül az alsó gömbbe, és a madár felegyenesedik.....és az egész folyamat kezdődik elölről.
5. Harmadik főtétel:
A termodinamika harmadik főtétele:a 0 K nem érhető el.
Igaz-hamis teszt:
NÉV: PONT:Igaz-hamis állítások:
| Ssz. | Állítás | Igaz | Hamis | ? |
| 1. | ||||
| 2. | ||||
| 3. | ||||
| 4. | ||||
| 5. | ||||
| 6. | ||||
| 7. | ||||
| 8. | ||||
| 9. | ||||
| 10. | ||||
| 11. | ||||
| 12. | ||||
| 13. | ||||
| 14. | ||||
| 15. |
