Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

_____________________________________________Prvi glavni zakon termodinamike
Dvije posude smještene su u zajedničkoj vodenoj kupelji. One se mogu međusobno
spojiti otvaranjem ventila H. U posudi 1 nalazi se zrak pod tlakom p 1 .
Posuda 2 je evakuirana na niski tlak p 2 . Temperatura vodene kupelji i temperature
u objema posudama su jednake, tj.
'
t v = t1
= t2
Ako se otvori ventil, zrak iz posude 1 prelazi u posudu 2 dok se tlakovi u njima
ne izjednače, tj. dok se ne ustali neki tlak p.
p > p >
1 p 2
Obzirom na to da se zrak u posudi 1 pri tome rastegne to temperatura u njoj
trenutno nešto padne, a kako se zrak u posudi 2 komprimira temperatura u njoj
trenutno nešto poraste. Međutim, kroz kratko vrijeme se ponovo izjednače
temperature u kupelji i u posudama 1 i 2 te ponovo vrijedi
' '
t v = t1
= t2 .
Budući da plin u posudama 1 i 2 nakon pokusa stoji pod drugim tlakom
nego na početku, moglo bi se očekivati prema toplinskoj jednadžbi stanja u = f
(p,t), da će plin sada imati i drugu vrijednost unutarnje energije. Međutim to nije
tako. Da to dokažemo poslužit ćemo se I. glavnim zakonom termodinamike
' ' '
Q = U − U + W
gdje je
' ' '
U = U v + U g
' ' ' ' ' '
U = U v + U g
prije izjednačavanja tlakova
nakon izjednačavanja tlakova
Budući se za vrijeme pokusa toplina nije sustavu dovodila niti od njega odvodila
(Q = 0), niti vršio rad (W = 0), slijedi da je
' ' '
U = U
tj. da je zbroj unutarnjih energija vode i plina prije i poslije pokusa ostao nepromijenjen
' ' ' ' ' '
U v + U g = U v + U g
,
' ' '
U v − U v
'
= U g
' '
− U g
' ' '
t v = t v
,
57