Sistem termodinamic.html



În cadrul termodinamicii se studiază sistemele termodinamice, reprezentate prin corpuri care se pot găsi în interacţiune mecanică şi termică atât între ele, cât şi cu mediul înconjurător.

modifică Sisteme termodinamice

Sistemele termodinamice sunt sisteme macroscopice, compuse dintr-un număr foarte mare de particule (intuitiv, molecule) în continuă mişcare, care interacţionează permanent între ele. Dimensiunile unui sistem sunt mult mai mari decât ale componentelor sale, astfel că în cadrul lor sunt valabile legile statistice, în special media. Pentru definirea unui sistem trebuie precizate limitele sale, care pot fi reale, de exemplu pereţii unui vas în care se găseşte un gaz, sau imaginare, de exemplu secţiuni printr-o conductă. Tot ce se află în afara acestor limite este considerat mediu înconjurător.

• Se numeşte sistem adiabatic un sistem care nu poate schimba cu mediul înconjurător energie sub formă de căldură.
• Se numeşte sistem izolat un sistem care nu poate schimba cu mediul înconjurător energie nici sub formă de căldură, nici sub formă de lucru mecanic.
• Se numeşte sistem închis un sistem în care se găsesc mereu aceleaşi componente (particule). Un exemplu este cilindrul unui motor cu aprindere prin scânteie în perioada când supapele de admisie şi evacuare sunt închise.
• Se numeşte sistem deschis un sistem prin limitele căruia poate avea loc un schimb de substanţă. Un exemplu de sistem deschis este o turbină cu abur.

modifică Stare termodinamică, mărimi de stare

Prin starea unui sistem se înţelege totalitatea parametrilor care descriu descriu sistemul, independent de forma exterioară a acelui sistem. Parametrii termodinamici care exprimă proprietăţi măsurabile se numesc mărimi de stare şi determină starea sistemului din punct de vedere cantitativ, faţă de ceilalţi care îl descriu doar calitativ. Mărimile de stare revin la aceeaşi valoare ori de câte ori sistemul revine în aceeaşi stare, independent de stările intermediare prin care sistemul a trecut în cursul transformărilor, fiind prin urmare funcţii de stare.

Mărimile de stare descriu starea unui sistem doar în cazul în care sistemul se află în stare de echilibru termodinamic, adică într-o stare în care, neexercitându-se influenţe exterioare, mărimile de stare nu se modifică în timp. În termodinamică se postulează că un sistem termodinamic ajunge în timp în starea de echilibru termodinamic, din care nu poate ieşi de la sine. În cazul sistemelor gazoase starea de echilibru termodinamic se caracterizează prin repartiţia uniformă a densităţii, temperaturii şi presiunii, în toate punctele sistemului. Dacă, de exemplu, presiunea n-ar fi uniformă, sistemul n-ar fi în echilibru termodinamic, deoarece în timp, fără influenţe exterioare, presiunea s-ar uniformiza.

Un sistem termodinamic închis, aflat în stare de echilibru termodinamic poate fi împărţit printr-un perete infinit de subţire în două subsisteme. Prin această împărţire starea sistemului nu se modifică, cele două subsisteme rezultate au aceeaşi stare cu a sistemului iniţial şi diferă de acesta doar prin volum, respectiv prin cantităţile de substanţă conţinute. Mărimile de stare care nu se schimbă prin această divizare se numesc mărimi de stare intensive. Acestea sunt independente de masa sistemului. Exemple de mărimi de stare intensive sunt presiunea şi temperatura.

Mărimile de stare care prin divizarea sistemului îşi modifică valoarea proporţional cu masa sistemului se numesc mărimi de stare extensive. Astfel de mărimi sunt volumul, energia etc. Deoarece mărimile de stare extensive nu sunt caracteristice pentru starea sistemului se preferă mărimile corespunzătoare specifice, care se obţin prin împărţirea mărimii cu masa sau cu volumul sistemului. Mărimile specifice raportate la masă se numesc mărimi masice, iar cele raportate la volum mărimi volumice. Mărimile de stare specifice se comportă la fel ca mărimile de stare intensive. De exemplu, volumul masic: este acelaşi, atât pentru sistemul iniţial, cât şi pentru subsistemele sale. Mărimile specifice se notează de obicei cu litera mică corespunzătoare mărimii extensive, notată cu literă mare.

modifică Mărimi termice de stare, ecuaţie termică de stare

Starea termodinamică a unui sistem este definită de presiune, temperatură şi volum masic, mărimi considerate mărimi termice de stare. Ele nu sunt independente, fiind legate printr-o ecuaţie termică de stare:

Pentru cunoaşterea stării unui sistem este suficientă cunoaşterea a două mărimi termice de stare şi a ecuaţiei termice de stare, a treia mărime rezultând, şi rezultând de asemenea toate celelalte proprietăţi ale sistemului, ca: energia, viscozitatea, conductivitatea termică etc.

modifică Bibliografie

• Nicolae Băran ş.a. - Termodinamică tehnică - Teorie şi aplicaţii Vol.1, 1998
• Răduleţ, R. şi colab. Lexiconul Tehnic Român, Editura Tehnică, Bucureşti, 1957-1966.
• Colectiv Manualul inginerului termotehnician vol I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1955.
• Vlădea, I. Manual de termotehnică vol 1, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1962.
• Schmidt, E. Einfũhrung in die technische Thermodynamik, Springer Verlag, Berlin, 1963.
• Bazarov, I. P. Termodinamică (traducere din limba rusă), Editura Tehnică, Bucureşti, 1962.