Post on 27-Feb-2018
7/25/2019 principiul 1
1/14
Principiul al termodinamicii
Raducanu Andreea Denisa
Universitatea Politehnica Bucuresti
Aplicatii ale Chimiei in Experizele Juridice An I
2016
7/25/2019 principiul 1
2/14
Cuprins
1 !otiuni introductive
" De#inirea Principiului $ al termodinamicii
% Procese particulare aplicate
& Coe#icienti caloric
' Aplicatii ale Principiului $ al termodinamicii
( Bi)lio*ra#ia
7/25/2019 principiul 1
3/14
Principiul $ al termodinamicii
1. Notiuni introductive
+chim)area starii unui sistem inchis, printr-un proces termodinamic, este insotita de
trans#er de ener*ie intre sistem si mediul exterior sau intre partile componente ale sistemului
+istemul #iind inchis, nu exista schim) de materie cu mediul exterior si nici schim) de ener*ii
asociate schim)ului de materie Ca atare, la un ast#el de sistem pot exista doar doua #orme
*enerale de trans#er de ener*ie. su) #orm/ de caldura 02 prin interactiune termica si su) #orma
de lucru mecanic 032
Lucru mecanic
3ucru mecanic reprezinta ener*ia schim)ata intre sistem si mediul exterior in cursul unei
interactiuni mecanice
3ucru mecanic , 3, reprezinta produsul dintre #orta, 4, si deplasarea, d , a corpului asupra
caruia actioneaza #orta
3 5 46d
3ucrul mecanic si caldura, marimi #izice de aceeasi natura, sunt #orme prin care se
schim)a ener*ie intre un sistem si mediul exterior, ast#el incat lucrul mecanic poate #i
trans#ormat in caldura si caldura in lucru mecanic
7/25/2019 principiul 1
4/14
Energia interna
Ener*ia interna unui sistem reprezinta capacitatea acestuia de a #urniza lucru mecanic
Cand asupra unui sistem este e#ectuat lucru mecanic, ener*ia sistemului creste si ast#el
capacitatea acestuia, de a e#ectua la randul sau lucru mecanic, creste Cand un sistem e#ectueaza
lucru mecanic 0dilatarea unui *az2, ener*ia acestuia scade, capacitatea sa de a #urniza lucru
mecanic reducandu-se Ener*ia unui sistem mai poate #i modi#icata si prin trans#er su) #orma de
caldura
U5 Uc7Up7U8
Unde. Uc5 suma ener*iilor cinetice , Up5 suma ener*iilor potentiale , U85 suma ener*iilor intre
particule
Ener*ia *lo)ala a unui sistem are trei component.
-Energia potentiala 0Ep
2, determinata de pozitia corpului in campul de #orte exterioare 0de tip
*ravitational, ma*netic, electric29
-Energia cinetica 0Ec2, determinata de miscarea sistemului in campul exterior de #orte9
7/25/2019 principiul 1
5/14
-Energia interna 0U2, proprie corpului, independent/ de #ortele exterioare, este determinata de
miscarea moleculelor si a atomilor a#lati in sistem Ener*ia interna cuprinde ener*iile de
translatie, rotatie :i vi)ratie ale particulelor 0moleculelor, respectiv atomilor2 componente ale
sistemului, ener*iile de interactiune intre particulele sistemului, respectiv ener*iile ce apar la
nivelele electronilor si nucleului, acestea din urma #iind importante in #enomenele analizate de
#izica atomic si nucleara
Ener*iile de translatie, vi)ratie si rotatie alcatuiesc ceea ce se numeste ener*ia de a*itatie
termica Ener*ia de interactiune intre moleculele unui sistem 0ener*ie intermoleculara2, denumita
ener*ie ;an der 82 0de exemplu procesul de
com)ustie2 In mod similar, lucrul e#ectuat de catre mediul exterior asupra sistemului este
considerat pozitiv 03=82, iar cel e#ectuat de catre sistem asupra mediului exterior este considerat
ne*ativ 03>82
5 c 6m 6d?
Unde. c5 caldura speci#ica, m5 masa corpului, dt5 variata de temperatura
7/25/2019 principiul 1
6/14
Entalpie
Perechea de varia)ile de stare independente. temperatura si presiunea caracterizeaza
conditiile de des#asurare a reactiilor chimice si proceselor #izico-chimice in *eneral
Aplicand Principiul I al termodinamicii pentru o trans#ormare in#initezimala la presiune
constanta.
d 5 dU 7 pd;5 d0U7p;2 5d@
se o)tine di#erentiala unei #unctii de stare, numita entalpie, care insumeaz/ ener*ia interna cu
lucrul mecanic necesar pentru ocuparea de catre sistem a volumului sau propriu, ;, la presiunea
de lucru p:
@ 5 U 7 p;
Din ultimele doua relatii rezult/ ca la o trans#ormare izo)ara, cantitatea de caldura
primita de sistem, p
, este e*ala cu variatia entalpiei acestuia.
@p5p
7/25/2019 principiul 1
7/14
2. Definirea Principiului al termodinamicii
!otiunea de principiu de#ineste o a#irmatie care nu se poate demonstra matematicPrincipiul reprezinta rezultatul studiilor experimentale asupra proceselor din natura El este
acceptat ca atare si nu se cunosc situatii care sa-l in#irme
Principiul $ al termodinamiciiexprima aplicarea le*ii conservarii ener*iei la sisteme termo-
mecanice 0sisteme in care intervine de*aarea, a)sor)tia sau trans#ormarea caldurii2
Primul principiu al termodinamicii, care exprima le*ea *enerala a conservarii si trans#ormarii
ener*iei in procesele termice, cunoaste mai multe #ormulari, printre care.
a2 Ener*ia unui sistem termodinamic izolat se mentine constanta
)2 !u se poate realiza o masina temeinica cu #unctionare continua , care sa produca lucru
mecanic #ara sa consume o cantitate echivalenta de caldura
c2 Caldura poate #i reprodusa din lucru mecanic si se poate trans#orma in lucru mecanic ,
totdeauna in )aza aceluiasi raport de echivalenta In sistemul tehnic, echivalenta dintre
caldura si lucru mecanic . 1cal 5 &"F *# Gm 5 &"FG H,1 !m
d2 Principiul I altermodinamicii(conservarea energiei sistemului) reprezinta c/ldura
transmisa unui sistem se trans#orm/ n variaia ener*iei interne plus lucrul mecanic
e#ectuat 0Joule2
LUQ +=
7/25/2019 principiul 1
8/14
Caloria. unitate de masura tolerata pentru caldura e*ala cu cantitatea de caldura necesara
incalzirii unui *ram de apa cu 1oC 1 cal 5 &,1( J
Primul principiu al termodinamiciieste o #orma a le*ii *enerale a conservarii ener*iei,
aplicata in cazul sistemelor termodinamice El a #ost #ormulat in 1&" de catre Julius Ro)ert
von KaLer
Enuntul *eneral este urmatorul: intr-un sistem izolat, energia se conversa indifferent de
transformarile care au loc in interior. Din punct de vedere calitativ, principiul $ indica
posi)ilitatea trans#ormarii ener*iei dintr-o #orma in alta, in cantitati determinate
7/25/2019 principiul 1
9/14
3. Procese particulare aplicate
Procesul izocor
Procesul izocor este procesul in care volumul corpului se mentine constant , respectiv ; 0t2 5
costant
In procesele izocore lucrul trans#erat intre sistem si mediul exterior este nul, iar caldura
trans#erata este e*ala cu variatia de ener*ie interna
Procesul izoterm
Procesul izoterm este procesul in care temperature este mentinuta constanta , respective
?0t2 5 constant
7/25/2019 principiul 1
10/14
Procesul izobar
Procesul izo)ar este procesul in care presiunea este mentinuta constanta , respectiv
#unctia P0t25 constant
Procesul abiabat
Procesul a)ia)at este procesul in care nu apare schim) de caldura intre sistem si mediul
inconurator , 0t25 8
7/25/2019 principiul 1
11/14
. Coeficienti calorici
Caldura speci#icaeste cantitatea de caldur/Tm
Qc
=
necesar/ pentru a nc/lzi 1* cu
1oC
Caldura molaraeste cantitatea de caldur necesar pentru a nclzi 1 mol
cu 1oC
T
QC
=
Gazul cu molecule monoatomice, n=3
7/25/2019 principiul 1
12/14
RCv"
%=
Gazul cu molecule biatomice, n=5
RCv"
'=
!elatia intre capacitatile calorice ale ga"ului ideal# ecuatia !o$ert%&a'er
+istemele care sunt ncalzite la presiune constanta, in maoritatea cazurilor, e#ectueaza
lucru mecanic asupra mediului asa inct o parte din ener*ia primita su) #orma de caldura se
intoarce in mediu +e poate spune deci ca in maoritatea cazurilor capacitatea calorica la
presiune constanta a unui sistem este mai mare decat capacitatea sa caloric la volum constant
+e considera un sistem inchis la presiune constana, pentru care este vala)ila relatia .
dU 5 d 7 d3
Dupa o serie de calcule se aun*e la .
Cp CV
= n R
Pentru n51 se o)tine relatia intre capacitatile calorice molare cunoscuta si su) numele de
relatia Ro)ert-KaLer.
Cp,m
C;,m
5 R
Constanta universala a *azelor per#ecte, R, reprezinta surplusul de caldura necesar pentru
dilatarea unui mol de *az per#ect la incalzirea izo)ara cu 18C #ata de incalzirea izocora tot cu
18C ultima avand loc #ara dilatare
7/25/2019 principiul 1
13/14
. plicatii ale Principiului al termodinamicii
+isteme de incalzire a locuintelor
+copul tuturor acestor sisteme, este de a compensa pierderile de caldura prin peretii
locuintelor si prin sistemul de ventilare, respectiv de a asi*ura eventual necesarul de caldura
pentru prepararea apei calde menaere.
+istemul de incalzire prin podea, asi*ura o distri)utie mai )una a temperaturii aerului n locuinta
6. *i$liografie
1 http.MMNNNtermoutcluroMpd#M8"aOprincipiul1Oteoriepd#
" http.MMidduniv-ovidiusroMtutorialsMcursuriM4IKMI!HM8"PrimulQ"8principiuQ"8al
Q"8termodinamiciipd#
http://www.termo.utcluj.ro/pdf/02a_principiul1_teorie.pdfhttp://idd.univ-ovidius.ro/tutorials/cursuri/FIM/ING9/02Primul%20principiu%20al%20termodinamicii.pdfhttp://idd.univ-ovidius.ro/tutorials/cursuri/FIM/ING9/02Primul%20principiu%20al%20termodinamicii.pdfhttp://idd.univ-ovidius.ro/tutorials/cursuri/FIM/ING9/02Primul%20principiu%20al%20termodinamicii.pdfhttp://idd.univ-ovidius.ro/tutorials/cursuri/FIM/ING9/02Primul%20principiu%20al%20termodinamicii.pdfhttp://www.termo.utcluj.ro/pdf/02a_principiul1_teorie.pdf7/25/2019 principiul 1
14/14
% D. Geana , Termodinamica chimica Teoria echilibrului intre faze si chimic, Editura Politehnica
Press,2003
& https.MMNNN*oo*leroMsearch
S5lucru7mecanicTsource5lnmsTt)m5ischTsa5Tved58ahUVENi#8#OFmVzVAh;IO+NV@Wc
1AEOAUIBL*BT)iN51%((T)ih5((FXim*rc5morJnOY+%sEEKQ%A
' D Badiu, ! 4lorescu, A Petrescu, A Popescu, K Popescu, ; Popescu, +tate, C
?randa#ir, K ; ?randa#ir, K ;oiculscu, Bacalaureat-4izica, Editura imnasium
https://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3Ahttps://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3Ahttps://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3Ahttps://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3Ahttps://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3Ahttps://www.google.ro/search?q=lucru+mecanic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif0f_7mKzKAhVI_SwKHZc1AQEQ_AUIBygB&biw=1366&bih=667#imgrc=moGrJn_OS3sEEM%3A