Första huvudsats, värme och arbete Q (värme) som tillförs ett system är positiv. W (arbete) som görs av ett system (till exempel expansion av en gas) är också positiv. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete vid volymsändring Arbete som utförs av en gas under en liten expansion dx: dW = F dx = pAdx =pdV. Vid volymsändring från V1 till V2: © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete på ett pV-diagram Arbete är arean under kurvan på ett pV-diagram. Bilden visar en expansion. Om man vänder pilen, dvs byter integrationsgränserna blir det en kompression. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete vid konstant tryck Vid konstant p: W = p(V2 – V1) © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete är vägberoende: 3 olika vägar att komma från tillstånd1 till tillstånd 2. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Största möjliga arbete för följande väg: först 1 till 3 (konstant tryck) och sedan 3 till 2 (konstant volym) © 2016 Pearson Education, Ltd.

Minsta möjliga arbete utförs längs vägen 1 till 4, konstant volym 4 till 2, konstant tryck © 2016 Pearson Education, Ltd.

Mittemellan för vägen 1 till 2 (konstant T eller inget konstant) © 2016 Pearson Education, Ltd.

Termodynamikens första huvudsats Tänk så: Q = ΔU + W Q och W är vägberoende, men ΔU är vägoberoende. U är en tillståndskunktion, för ideala gaser bara beroende på T För infinitesimala ändringar: dU = dQ – dW. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Termodynamisk kretsprocess Tillstånd 1 är identisk med tillstånd 2: U1 = U2 ΔU = 0 Q = W © 2016 Pearson Education, Ltd.

Fyra termodynamiska processer Isokor: konstant volym, W = 0. Isobar: konstant tryck , W = p(V2 – V1). Isoterm: konstant temperatur, W = nRT ln(V2/ V1) Adiabatisk: ingen värmeöverföring, Q = 0, U2 – U1 = ΔU = –W © 2016 Pearson Education, Ltd.

Adiabatisk process Snabb expansion är nästan adiabatisk. Q = 0: ΔU = –W: T minskar! © 2016 Pearson Education, Ltd.

Processerna på ett pV-diagram © 2016 Pearson Education, Ltd.

Fri expansion av ideal gas: W = 0 Adiabatisk: Q = 0 ΔU = 0 Ideal gas: ΔT = 0 © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete vid volymsändringar Vi kan förstå pV-arbetet genom att betrakta en gasmolekyl. När en sådan molekyl kolliderar med en yta som rör sig bort från molekylen gör den positiv arbete på omgivningen. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Arbete vid volymsändringar Om kolvens yta rör sig mot molekylen görs positiv arbete på molekylen i kollisionen och därmed på gase,. Molekylen ökar sin kinetiska energi. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Värmekapacitet av en ideal gas CV är molär värmekapacitet vid konstant volym. © 2016 Pearson Education, Ltd.

Värmekapacitet av en ideal gas Cp är molär värmekapacitet vid konstant tryck. Cp > Cv © 2016 Pearson Education, Ltd.

Relating Cp and CV for an ideal gas Cp = CV + R © 2016 Pearson Education, Ltd.

Förhållandet mellan värmekapaciteter För monatomära ideala gaser : γ = 1.67 För lineära ideala gaser: γ = 1.40 För ickelineära ideala gaser: γ = 1.33 © 2016 Pearson Education, Ltd.

Adiabatisk process för en ideal gas Q = 0 ΔU = -W T V^(γ-1) = const. P V^γ = const. © 2016 Pearson Education, Ltd.