Lekcja czwarta, w której składamy w całość Pierwszą Zasadę Termodynamiki i uczymy się stosować ją w praktycznych zadaniach dla układów zamkniętych.
Lekcja trwa około 1 godziny.
Jest to kluczowy moment Kursu – w tej lekcji pojawiają się jednocześnie praca, ciepło oraz energia wewnętrzna, a ich wzajemne relacje są analizowane na podstawie bilansu energii. Pokazuję, jak poprawnie zapisywać Pierwszą Zasadę Termodynamiki, jak stosować parametry jednostkowe oraz jak unikać najczęstszych błędów znaków i interpretacji fizycznej.
W lekcji krok po kroku omawiam:
- bilans energii dla układu zamkniętego,
- zmianę energii wewnętrznej i jej zależność od temperatury,
- pojęcie entropii oraz jej znaczenie w przemianach rzeczywistych i odwracalnych,
- procesy izobaryczne, izochoryczne i izentropowe,
- wyznaczanie pracy maksymalnej w procesach sprężania i rozprężania gazów.
Szczególny nacisk położony jest na zadania rachunkowe, w których krok po kroku liczymy bilans energii, temperatury i ciśnienia końcowe oraz pracę wykonaną przez gaz w cylindrze – dokładnie w takiej formie, w jakiej zagadnienia te pojawiają się na kolokwiach i egzaminach.
Lekcja kończy się testem sprawdzającym zrozumienie Pierwszej Zasady Termodynamiki oraz zestawem zadań obliczeniowych, które przygotowują do ostatniej części Kursu poświęconej układom otwartym.
Spis treści:
- 00:05 – początek, informacje wstępne o lekcji
- 01:23 – co już trzeba umieć
- 06:20 – Pierwsza Zasada Termodynamiki – bilans energii dla układu zamkniętego: zależność między ciepłem a pracą i energią; entropia (wyrażenie Pfaffa); parametry jednostkowe, przemiany: adiabatyczna, odwracalna i izentropowa; maksymalna praca
- 24:56 – zadanie 1: zmiana parametrów jednostkowych (energii i entropii właściwej) dla podgrzanego gazu o podanej stałej gazowej i cieple właściwym
- 33:35 – zadanie 2: zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki: ilość ciepła pobranego przez tlen (jako gaz doskonały) po podgrzaniu go w zbiorniku o danym ciśnieniu i objętości
- 41:00 – zadanie 3: ilość ciepła doprowadzonego do gazu doskonałego o podanych wykładniku izentropy, ciśnieniach oraz objętościach
- 52:14 – zadanie 4: praca wykonana przez gaz w cylindrze oraz temperatura i ciśnienie końcowe w warunkach izentropowego rozprężenia azotu
- 1:05:35 – zadanie 5: maksymalna praca dla cylindra z azotem
- 1:11:44 – uwagi końcowe
Wzory potrzebne do Lekcji
WZORY Termodynamika Pierwsza Zasada (PDF)
Zadanie Domowe
Pobierz Rozwiązania Zadania Domowego (PDF)