ورود به بخش کنکور (راهنمايي)

[ صفحه اول ] [ صفحه1 ] [ صفحه2 ] [ صفحه3 ] [ صفحه4 ] [ صفحه5 ] [ صفحه6 ] [ پاسخ به سوالات ]

فرآيند ها ي ترمو دينا ميكي :

تحولاتي كه باعث مي شوند مشخصه يا مشخصات ترمودينا ميكي يك دستگاه از يك حالت به حالت جديد تغيير يابد ، فرآيند ترمو دينا ميكي نا ميده مي شوند .

مثال :

آب درون زود پز با حرارت ديدن از دماي 20 در جه به 80 در جه مي رسد . در اين جا مي توان بنا به تظر خود مي توان يكي از سه حالت زير را در نظر گرفت :

آب

زود پز

آب و زود پز با هم

نكته :چون در ترمودينا ميك بيشتر سيالات (مايعات وگازها ) مورد بحث قرار مي گيرند ؛ پس ما هم در اين جا آب را بعنوان دستگاه در نظر مي گيريم .

همانطور كه ميدانيد ، هر سيال در هر لحظه سه مشخصه وابسته به هم دارد :

دما (T)، فشار ( P) ، و حجم (V) . اين سه ، حالت سيال را تعيين مي كنند .

با توجه به شكل مي بينيم كه :

در اثر عبور از فرايند هاي ترمودينا ميكي (در اينجا حرارت ديدن )حالت سيال تغيير مي يا بد .

رابطه بين V,P,T را معاد له حالت گويند:

PV=nRT

كه در آن :

n= تعداد مول و R= ثابت گاز

نكته : هر گاه د و كميت ا ز سه كميت V,P,T مشخص باشد ، آ نگاه مي توان گفت كه دستگا ه چه حالتي دارد .

فرآيند هاي آرماني يا شبه تعادلي :

اگر شعله اجاق گاز رابسيا ر كم كرده و زودپز را درارتفاعي دور نسبت به شعله قرار دهيم ، بطوريكه آب درون زودپز در هر لحظه درتمام نقاط مختلف زود پز تنها يك دماي خاص را نشان دهد ، انگاه مي گويند كه اين دستگاه (آب) در حال گذر از يك فرايند آرماني يا شبه تعادلي است .

كاردرفرايند هاي ترموديناميكي :

همانگونه كه ميدانيد كار عبارتست از نيرو در تغيير مكان .

در ترموديناميك نيز كار دقيقا به همين معنا است ؛ با اين تفاوت كه منشا ايجاد نيرو سيال است .

در مثال ما اگر سوپاپ زودپز خوب عمل نكند در اثر گرما در يافتي ، فشار آب تا آنجا بالا مي رود كه مي تواند باعث كنده شدن درب زودپز و پر تاب آن شود .

براي توضيح و فر مول بندي كار انجام شده به شكل زير)سمت چپ) توجه كنيد :

حالت (a) :

در اين حا لت هيچ نيرويي به دسته وارد نمي شود .

حالت گذر از (a) به (b) :

فرض كنيد به دسته نيرو وارد شده و به تدريج افزايش مي يابد ؛ بطوريكه اين افزايش كاملا كند بوده و شرايط آرماني براي گاز درون محفظه برقرار مي گردد. در اين حالت چون پيستون تغيير مكان مي يابد ، لذا كار انجام مي پذيرد.

W=∑W’

چون نيرو بصورت تد ريجي افزايش مي يابد لذا فرض كر ده ايم كه :

W' كار حاصل از نيرويي باشد كه باعث آن جزء از كار مي باشد . يعني :

كه در آن :

‘F=نيرويي كه در ان لحظه باعث انجام كار شده است .

Δx =تغيير مكان

چون نيرو و تغيير مكان هم جهت هستند پس ‘w مثبت است ، در نتيجه W مثبت خواهد بود . نتيجه (1)

براي ساده گي فرض كنيد كه فرايند انجام كار ما تحت حالت فشار ثابت اتفاق مي افتد(يعني ما در طول فرآيند سعي كرده ايم كه با خارج كردن حرارت از سيستم مانع از افزايش فشار شويم . بدين ترتيب فشار زير پيستون ثابت بوده و نيرويي كه صرف تراكم گاز مي شود نيز ثابت باقي مي ماند) در اين حالت اگر بخواهيم معادله كار را برحسب پارامترهاي مستقل يعني بر حسب x و P بنويسيم ،

خواهيم داشت :

W=P.A.Dx

بنا به تعريف داريم : Dx=x2 – x1

پس حاصل A(x₂-x₁) مي شود : V₂-V₁ كه مي توانيم آنرا DV بناميم .

با توجه به شكل مي بينيم كه : V₂<V₁ است ، لذا حاصل V₂-V₁ مقداري منفي خواهد بود(كه گوياي حالت تراكم است ). از سويي ديگر ، چون كا ر انجام شده طبق نتيجه گيري (1) مثبت است لذا : براي آنكه طرفين معادله : W=P.A.Dx هم ارز باقي بماند ، بايد به سمت راست اين معادله يك منفي (-) اضافه نماييم .بنا بر اين خواهيم داشت :

 (1) W= - pDV

با توجه به تعريف انتگرال ورابطه (1) داريم :

همانگونه كه ملاحظه مي كنيد حاصل انتگرال سطح زير منحني است.