Hur beror entropi av inre energin

En presentation över ämnet: "Hur beror entropi av inre energin"— Presentationens avskrift:

1 Hur beror entropi av inre energin
i en fast kropp ? Vi antar att vibrationer i alla 3 dimensioner har samma n Varje atom kan oscillera i 3 dimensioner och har 6 frihetsgrader  2 frihets- grader per oscillator.

2 Hur är det i en ideal gas ?

3 En annan definition av entropi
Vid konstant volym: Rudolf Clausius Entropidefinition av Clausius Enheten av entropin ?

4 Irreversibel process: något arbete förloras som värme till omgivningen
Två expansioner Reversibel expansion dWrev = -PdV Gas Irreversibel expansion dWirr > -PdV Gas Q

5 Irreversibla processer Irreversibla processer, t. ex. blandning av olika gaser, upplösning av salt i vatten, värmeflöde från värmen til kyla leder till tillväxt av entropin. Medan energin i vårt universum är konstant, växer universums entropi ständigt. Clausius-inekvation

6 Reversibilitet av Carnotprocessen

7 Värmekapacitet är definieread som värmemängden som en substans behöver
för att dess temperatur ska stiga med 1K. För en mol av substans gäller: För en monoatomisk gas: För en metall efter Dulong-Petit-regeln Vid konstant volym: Hur beror U av T ?

8 Entropi och Värmekapacitet vid konstant volym Vid absoluta nollpunkten är entropin av en ideal kristall 0 Tredje huvudsats av termodynamiken Imperfekta kristaller har restentropi vid T=0

9 Real kristall - uppgift
Schroeder 3.9 I fast kolmonoxid har varje CO molekyl två olika orienteringar (CO och OC). Antag att dessa orienteringar är tillfälliga och beräkna restentropin av en mol CO i kristallform vid T=0.

10 Mekaniska och kemiska processer pågår oftast vid konstant tryck.
Entalpi Mekaniska och kemiska processer pågår oftast vid konstant tryck. Därför definerade man entalpin med: vid konstant tryck

11 Värmekapacitet vid konstant tryck Vid gaser Vid vätskor och fasta kroppar För g gäller:

12 Real ångmaskin Q2 Q1 W Värmereservoar Kylreservoar Vattenpump Ångpanna
Kylare Värmereservoar Turbin W

13 Ångmaskin

14 Verkningsgrad 2 3 1 4 (Pumpen tillfogar inte mycket entalpi) Ånga
Vatten Vid konstant tryck: 2 3 adiabatisk 1 4 Vatten + ånga (Pumpen tillfogar inte mycket entalpi)

15 Ottomotor 1. Insugning 3. Tändning 2. Kompression 4. Arbetstakt

16 Ottomotor Förenkling: Sammanfatta utblåsning
och sugning i en isokor kylning. Arbete 5. Utblåsning Tändning Kompression: adiabatisk kompression Tändning: isokor uppvärmning Arbete: adiabatsisk expansion Utblåsning och sugning: isokor kylning Utblåsn. och sugning Kompression

17 1 2 2 3 DW=0 3 DW=0 1 4

18 Ottomotorn är lite mindre effektiv än Stirlingmaskinen
vid adiabatisk ändring: Ottomotorn är lite mindre effektiv än Stirlingmaskinen

19 Vi definiera fria Helmholtzenergin med
vid konstant temperatur Helmholtzenergidifferensen är arbete vid konstant T

20 Gibbs energi

21 Helmholtz- och Gibbsenergi
och entropi Vid konstant volym Vid konstant tryck  F minskar med stigande entropi  G minskar med stigande entropi Varje system sträver efter minskning av F vid konstant volym och en minskning av G vid konstant tryck.

22 + - S U V H U F P G T Sammanfattning Siv, Ulla och Viktor har
festat på Göteborgståget