Druhý zákony TD

1. Druhý zákony TD ENTROPIA Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

2. Druhý zákon termodynamiky • Cieľ: • Pochopiť čo je zmena stavu • Ako sa tepelná energia mení na prácu • Pochopiť termodynamický cyklus • Pochopiť 2. zákon TD, Carnotov cyklus a termodynamické funkcie • Určiť teoretickú účinnosť cyklického procesu Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

3. Parný stroj Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

4. Termodynamický cyklus • Definícia: Séria termodynamických pochodov, v ktorých dochádza k účinku prostredníctvom redistribúcie energie Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

5. Päť základných prvkov termodynamického cyklu • Pracovná látka: prenáša energiu v sústave • Zdroj tepla (ohrievač): dodáva teplo pracovnej látke • Chladič: odoberá teplo z pracovnej látky • Stroj: zariadenie, ktoré mení tepelnú energiu na prácu Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

6. Zdroj tepla Q vstup Pracovná látka W Stroj Q výst Čerpadlo Chladič Tepelný stroj Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

7. Carnotov cyklus Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

8. Účinnosť Carnotovho cyklu Účinnosť nezávisí od pracovnej látky ! • T2 je teplota ohrievača • T1 je teplota chladiča • Q2 je teplo privedené z ohrievača do pracovnej látky • Q1 je teplo odvedené z pracovnej látky do chladiča Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

9. 2. Zákon TD • Nie je možné zostrojiť tepelný stroj, ktorý by nekonal nič iné iba menil teplo na ekvivalentnú prácu (Clausius) Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

10. ENTROPIA Ideálny tepelný stroj pracujúci v Carotovom cykle prijíma teplo q2 zo zásobníka tepla pri teplote T2 a odovzdáva do chladiča teplo q1 pri teplote T1 + - Ak prijmene konvenciu, že odovzdané teplo je záporné a prijímané teplo má kladné znamienko, potom: Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

11. Cyklický proces Každý reverzibilný cyklus sa dá rozložiť na mnoho Carnotových cyklov,preto: Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

12. Cyklický proces Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

13. Entropia • Definujeme novú termodynamickú funkciu Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

14. ENTROPIA • Vlastnosti: • Jednotky J/K • Mólová entropia J/K.mol • Je termodynamická funkcia, nezávisí od cesty uskutočnenia premeny Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

15. Entropia • V izolovaných sústavách rastie etropia • Entropia je mierou neusporiadania • Izolované sústavy (vesmír) sa vyvíjajú v smere rastúceho neusporiadania Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

16. ENTROPIA – TERMODYNAMICKÁ FUNKCIA Entropia, S, je termodynamická funkcia, ktorá je mierou náhodilosti alebo neusporiadania v sústave. Obsah ruksaku Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

17. Zmena entropie pri ohreve 1 molu látky pri konštantnom tlaku; Cp= konšt. Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

18. Zmena entropie pri izotermickej expanzii plynov 1 mol ideálneho plynu sa nechá expandovať pri konštantnej teplote z objemu V1 na objem V2. Aká je zmena entropie pri tejto ireverzibilnej expanzii? Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

19. Zmena entropie pri izochorickom ohreve 1 molu látky Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

20. Reverzibilný adiabatický proces je izoentropický!! Reverzibilný adiabatický proces Takže… DS=0 Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

21. Or… Toto je ďalšie matematické vyjadrenie druhého zákona termodynamiky Uvažujme o vesmíre • Vesmír možno pokladať za izolovanú sústavu Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

22. Vývoj sústav (procesy) • Procesy smerujú iba v jednom určitom smere a sústavy sa vyvíjajú iba v smere rastúcej entropie • Entropia sa nezachováva. Nejestvuje zákon zachovania entropie. Entropia vesmíru neustále plynule rastie • Chod strojov sa zhoršuje následkom nevratných dejov a rast entropie je mierou nevratných dejov, ktoré v takýchto zariadeniach prebiehajú Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

23. (∆Ssúst.+ ∆Sokolia) > 0 pri samovoľnom (spontánnom ) procese Živé organizmy: ∆S<0 Životné prostredie: Δ S>>0 Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

24. 2 Teplota Teplota q 2 Entropia Entropia TS diagram Izoentropický Process Izotermický Process 1 1 q=0 Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

25. Izotermická expanzia 2 W=qprivedené-qodvedené Qin Izoentropická expanzia Izoentropická kompresia qodvedené 3 4 Izotermická kompresia T-Sdiagram Carnotovhocyclu 1 Temperature Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach Entropia

26. OTÁZKY ??? Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

27. SPONTANEOUS PROCESS  A process that occurs without ongoing outside intervention. • Examples • Nails rusting outdoors Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

28. ∆G tells us how far the system is from equilibrium A <=====> B ∆G = GB-GA A B ∆G > 0 ∆G << 0 ∆G < 0 ∆G = 0 Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

29. [ aC ] [ aD ] [ aC ] [ aD ] e q e q - Δ G = R T l n R T l n [ aA ] [ aB ] [ aA ] [ aB ] e q e q A + B <==> C + D Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

30. Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

31. P=1M, R=1M (standard condition) ∆Go = - RT ln Keq = - 2.303 RT log Keq ∆Go is the standard free energy change Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

32. Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach

33. Keq >1, then ∆Go < 0 • Keq< 1, then ∆Go > 0 • (3) Keq= 1, then ∆Go = 0 Fyzikálna chémia,1.ročník, HF Technická univerzita v Košiciach