Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Termodinamiğin Birinci Yasası 1. yasa enerjinin korunum yasasıdır. İç enerji E ve ısı Q kavramları dahil edildikten sonra enerjinin korunumu yasası doğanın.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Termodinamiğin Birinci Yasası 1. yasa enerjinin korunum yasasıdır. İç enerji E ve ısı Q kavramları dahil edildikten sonra enerjinin korunumu yasası doğanın."— Sunum transkripti:

1 Termodinamiğin Birinci Yasası 1. yasa enerjinin korunum yasasıdır. İç enerji E ve ısı Q kavramları dahil edildikten sonra enerjinin korunumu yasası doğanın evrensel bir yasası haline gelmiştir. Bir sistem içinde, mikroskobik seviyede sadece iç enerji değişebilir. Bu ısı veya iş yoluyla olabilir. 1.yasa ısı ve iş arasında ayrım yapmaz.

2 İç Enerji E Sisteme göre d u rgun bir referans sisteminden bakıldığında, mikroskobik bileşenlerin hareketleriyle ilgili enerjilerin to p lamıdır. E=K ö +K d +K t +U(r) İç enerji, sistemi oluşturan parçacıkların öteleme, dönme ve titreşim kinetik enerjileri ile parçacıklar arası etkileşme potansiyel enejilerinin toplamıdır. Ötelem e Dönme U(r) Titreşim sistem Sisteme göre durgun ref. sis. V V

3 Isı Q Isı, sistemle çevresi arasındaki sıcaklık farkından dolayı kaynaklanan ve sistemin sınırlarını geçen enerji aktarımı olarak tanımlanır. İş ile mekanik enerji arasındaki fark, ısı ile iç enerji arasındaki fark gibidir. İş, bir mekanik değişkenin değişmesi sonucu oluşan (ısı hariç) enerji aktarımıdır. Isı da iş gibi sistemin enerjisini değiştirmenin bir yoludur. Isı ve iş sisteme ait olamaz, sistemin bir özelliği değildir. Isı birimi Kalori (cal) Caloric=Hayali akışkan “1 g suyun sıcaklığını 14,5 o C den 15,5 o C’ye yükseltmek için gerekli ısıl enerji 1 cal’dir.” Calorie (Cal) gıdaların kimyasal enerji miktarıdır ve 1Cal=10 3 cal Q

4 9000 btu q British thermal Unit (btu) ingiliz ısı birimi, 1btu 1lb=4,45N suyun sıcaklığını 63 oF’dan 64 oF’a çıkarmak için gerekli enerji miktarıdır. Isının Mekanik Eşdeğeri: mgh   T olduğu T. Joule tarafından bulunmuştur. “4.18 Joule mekanik enerji 1 g suyun sıcaklığını 14,5 oC den 15,5 oC’ye yükseltir.” 1 cal=4.18 Joule h m

5 Isı Sığası ve Ö z gül Isı Aynı miktardaki cisimlerin sıcaklıklarını aynı miktarda değiştirmek için gerekli enerji miktarı farklıdır. 1 kg su  T=1 o C Q=418 J 1 kg bakır  T=1 o C Q=387 J Isı sığası C, bir cisim sıcaklığını 1 o C yükseltmek için gerekli enerji (ısı enerjisi) miktarıdır. Özgül ısı sığası c, birim kütle başına ısı sığası olarak tanımlanır. Molar ısı sığası c, mol başına ısı sığası olarak tanımlanır. Su dolu bardak İçi boş bardak

6  T çok büyük değilse ısı sığası genellikle sıcaklıktan bağımsızdır ve Q=C  T geçerlidir. C(T) ısı sığası sıcaklığın bir fonksiyonu ise Isı sıgası ayrıca hangi şartlarda ölçüldüğüne de bağlıdır. Örneğin C p -sabit basınçta ısı kapasitesi C v -sabit hacimde ısı kapasitesi Q TT T Q   T Q Q ToTo

7 Katı ve sıvılarda C p  C v Gazlarda C p  C v Fırından yeni çıkmış bir peynirli pidenin, ekmek kısmı değil de peynir kısmı daha çok yanma hissi verir. Neden? Su ısı sığası en büyük olan maddelerdendir. sucamdemir 100 J 1 kg  Ts  Tc  Td Cs  Cc  Cd ?

8 Hal Değiştirme ve Gizli Isı Madde ile çevresi arasında enerji alış-verişi sonucu maddenin yapısal durumunun değiştiği ancak sıcaklığın sabit kaldığı durumlar vardır. Bu olaya faz/hal değişimi denir. 1. Dereceden faz değişimi (Donma) Katı  Sıvı (Erime) (Yoğuşma) Sıvı  Gaz (Kaynama) 2. Dereceden faz değişimi Bir maddenin kristal yapısındaki değişim Katı (  )  Katı (  ) Faz değişimi için gerekli enerji her madde için farklıdır. m kütleli bir maddenin faz değişimi için gerekli enerji Q ise, o maddenin faz/hal değiştirme ısısı/gizli ısı

9 Genellikle L b  L e KatıSıvıGaz Plazma Erime Donma Buharlaşma Yoğuşma İyonlaşma deionization LeLe LbLb Katı Bağ U k Sıvı Bağ U s Ug0Ug0 LeLe LbLb + + LpLp

10

11 Çevresiyle tamamen yalıtılmış iki cisim arasında ısı yolu ile enerji alış-verişi olura enerji korunumuna göre T T Q T1T1 T2T2 Isıl denge Kalorimetri yöntemi katı ve sıvıların ısı kapasitelerinin ölçümünde kullanılan yöntemdir. Termometre Karıştırıcı Su Isı sığası bilinmeye n madde Kalorimetri kabı Hava Yalıtkan kapak

12 İş Bir sistemin durumu P, V,T,E gibi değişkenlerle açıklanır. Bir sistemin makroskobik durumu (P, V,T,E,...) ancak sistem kendi iç dengesine ulaşmışsa belirlenebilir. Yarı durgun (quasi statik) süreç, sistemin her an dengede olduğu süreçtir. Yarıdurgun süreç o kadar yavaş gerçekleşir ki sistemin iç dengesi bozulmaz. V P (P, V, T) Tersinmez süreç Tersinir süreç Tersinir/geri dönüşümlü (reversible) süreç, çevresinde hiçbir değişiklik yaratmadan tam olarak başlangıç durumuna geri dönebilen süreçtir. Tersinir süreç enerji kaybının ve yapısal bir bozulmanın olmadığı sonsuz sayıda yarı durgun değişimlerden oluşur.

13 İş bir sistemle çevresi arasında sıcaklık farkından bağımsız olan yollarla enerji aktarma olayıdır. Akışkanlarda hacim değişiminden kaynaklanan iş : x y z Gazın yaptığı iş dV  0  W  0 dV  0  W  0 dV=0 veya P dış =0  W=0 x

14 İş bilin i rse ancak iş hesaplanabilir. ( tersinir süreç) Örneğin T=sabit ideal gaz ViVi VsVs V P s i W

15 W 1  W 2  W 3 V P s i W1W1 V P s i W2W2 V P s i W3W3 V P s i W 1  0 W 2  0 Net iş W=W 1 + W 2  0 “İş takip edilen yola bağlıdır”

16 İşin yaygın biçimi Daha yaygın olarak iş, sistem üzerine etki eden herhangi bir kuvvet tarafından yapılabilir: f i -i. Kuvvet dx i -sonsuz küçük değiş im Kimyasal iş  dN  -kimyasal potansiyel N-parçacık sayısı Esneklik kuvvetlerin yaptığı iş Lineer fdl f-lineer gerilim, l-boy Yüzeysel  dA  -yüzey gerilim, A-yüzey Elektrik kuvvetlerin yaptığı iş  dq  -elektrik potansiyel, q-sistemin yükü EdP E-elektrik alan, P-plarizasyon Manyetik iş HdM H-manyetik alan, M-magnetizasyon

17 Benzer şekilde ısı da değişimin nasıl gerçekleştiğine bağlı olarak değişir. Örneğin ideal gaz TiTi TsTs P V

18 Isı banyosu enerji verdiği veya aldığı zaman sıcaklığı değişmeyen çok büyük sistem. ISI BANYASU T T T İzotermal genleşme Q W  0 Q  0 P dış =0 Serbest genleşme V P İ s W=0Q =0

19 W 1  W 2  W 3 ve Q 1  Q 2  Q 3 Ancak Q 1 -W 1 =Q 2 -W 2 =Q 3 -W 3 “ısı ve iş yola bağlı olmasına karşın Q-W yoldan bağımsızdır.” Q-W sadece ilk ve son duruma bağlıdır Buna iç enerjideki değişim  E denir. V P İ s Termodinamiğin Birinci Yasası “Bir sistemin iç enerjisi sadece iş ve ısı yolu ile değişebilir.” “ I. yasa tüm işlemlere uygulanabilen evrensel bir kanundur.” İç enerji E, sıcaklık, basınç ve hacim gibi sisteme aittir, sistemin bir özelliğidir ve sistemi oluşturan parçacıkların hareketleri ile ilgili enerjidir. dV < O  dW < O  dE  0 dV  O  dW  O  dE < 0 dT  O  dQ  O  dE  0 dT < O  dQ < O  dE < 0

20

21


"Termodinamiğin Birinci Yasası 1. yasa enerjinin korunum yasasıdır. İç enerji E ve ısı Q kavramları dahil edildikten sonra enerjinin korunumu yasası doğanın." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları