Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

_____________________________________________Prvi glavni zakon termodinamike
obzira na predodžbu o građi tvari. Za tehničke probleme je nevažna i njena apsolutna
vrijednost. Dovoljno je stoga izračunati njene promjene.
Na temelju spoznaje molekularno-kinetičke teorije, neko radno tijelo
posjeduje to veću unutarnju energiju ukoliko je veće kretanje čestica u tom tijelu,
tj. molekula i/ili atoma. Za plinove, kretanje čestica sastoji se od translacije i
rotacije molekula i unutarmolekularnog osciliranja atoma. Ta tri oblika kretanja
predstavljaju kinetičku energiju molekula i atoma. Uz kinetičku energiju postoji
i potencijalna energija kao rezultat djelovanja međumolekularnih privlačnih sila
koje se kod idealnog plina zanemaruju. Stoga pod unutarnjom (toplinskom)
energijom nekog tijela se podrazumijeva zbroj kinetičke i potencijalne energije
molekula i atoma. Osim unutarnje (toplinske) energije, postoji i unutarnja
kemijska energija i unutarnja nuklearna energija koje se očituju pri kemijskim,
odnosno nuklearnim reakcijama.
Razlika između unutarnje energije i topline je pojmovna. Naime, unutarnja
energija je zaliha energije nekog sustava, ona karakterizira stanje sustava, tj.
ona je veličina stanja tog sustava, a toplina se susreće samo pri prolazu kroz
granice sustava. Toplina je, dakle, energija koja prelazi granice između dva
sustava samo zbog razlike njihovih temperatura, ako pri tome granica među
njima propušta toplinu. Unutarnju energiju označavamo s U. Ona je to veća što
je veća masa tvari pa se često stoga unutarnja energija izražava za jedinicu mase
i označava s u. Unutarnju energiju tijela možemo povećati na razne načine
a) vanjskim radom
Izvršeni rad pri djelovanju sile F, pri čemu dolazi do pomaka stapa za put
ds, jednak je
2
W = ∫ Fds.
1
Ako je posuda izolirana te nema izmjene energije s okolinom, utrošeni rad će
povećati unutarnju energiju, tj.
b) dovođenjem topline
W = U 2 −U 1 .
Toplina se troši na povećanje unutarnje energije, tj.
c) kombinacijom oba načina
Q = U 2 −U 1 .
Rad i toplina se troše na povećanje unutarnje energije sustava
Q + W = U 2 −U 1 .
51