Termodynamika
Zbigniew Wrzesiński
rok wydania: 2008 (wyd.2 popr. i rozszerzone)
stron: 524
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Politechnika Warszawska
Skrypt zawiera najważniejsze pojęcia oraz metody rachunkowe stosowane w termodynamice fenomenologicznej i statystycznej. Pomyślany został jako wprowadzenie do podstawowego wykładu termodynamiki, jednak może być traktowany jako zamknięta całość, gdyż większość zagadnień opracowana została od podstaw. W wybranych problemach stosowane są pojęcia oraz metody mechaniki statystycznej i kwantowej. Zamieszczony w podręczniku materiał zawiera podstawowy zbiór zagadnień i praw termodynamiki opisanych głównie z wykorzystaniem teorii bilansów, co spowodowało konsekwentne posługiwanie się pojęciem zasobu wielkości ekstensywnych i ich gęstości. Omówione zostały przede wszystkim te problemy, które znajdują praktyczne zastosowanie w termodynamice i technice. Pominięto zagadnienia wymagające zaawansowanej znajomości innych działów fizyki i matematyki. Umożliwia to korzystanie z podręcznika studentom z różnych wydziałów.
Tekst wydania drugiego uzupełniono nowymi zagadnieniami dotyczącymi zjawisk transportu energii oraz termodynamiki kwantowej.
SPIS TREŚCI:
Przedmowa
Wykaz ważniejszych oznaczeń
1. Wiadomości wstępne
1.1. Fenomenologiczny opis materii
1.2. Wielkości ekstensywne (WE)
1.3. Kryteria istnienia granicy pozornej
1.4. Gęstość zasobów wielkości substancjalnych (WS) oraz wielkości komponencjalnych (WK)
1.5. Prędkość substancjalna i komponencjalna
1.6. Wielkości intensywne
1.7. Pęd cieplny i energia kinetyczna zbioru cząstek substancji
1.8. Klasyfikacja energii
1.9. Wielkości referencjalne
1.10. Obszar substancjalny, niesubstancjalny oraz komponencjalny
1.11. Zasady zapisu tensorów w symbolice kreskowej
1.12. Różniczka i pochodna referencjalna wielkości polowej
1.13. Pochodna substancjalna i komponencjalna skalarnych i wektorowych wielkości polowych
1.14. Kryteria istnienia pól stacjonarnych i jednorodnych
1.15. Zastosowanie jakobianów w termodynamice
1.16. Określenie rzędu elementarnych przyrostów zasobu objętości i zasobu masy w układzie
2. Zerowa zasada termodynamiki
2.1. Parametry stanu i funkcje stanu
2.2. Układ, faza układu, równowaga i odwracalność termodynamiczna
2.3. Procesy kwazistatyczne w termodynamice
2.4. Osłona, adiabatyczna i diatermiczna
2.5. Temperatura układu
2.6. Ciśnienie w układzie
2.7. Sformułowanie zerowej zasady termodynamiki
3. Gazy doskonałe, półdoskonałe i rzeczywiste
3.1. Model gazu doskonałego
3.2. Termiczne współczynniki rozszerzalności i prężności oraz izotermiczny współczynnik ściśliwości
3.3. Prawo izobary Gay-Lussaca
3.4. Prawo izochory Charlesa
3.5. Prawo izotermy Boyle'a-Mariotte'a
3.6. Równanie stanu gazu doskonałego Clapeyrona. Indywidualna stała gazowa
3.7. Prawo Avogadra. Liczba Avogadra
3.8. Molowa gęstość zasobu objętości. Uniwersalna stała gazowa
3.9. Pojemność cieplna substancji
3.10. Gazy półdoskonałe
3.11. Gazy rzeczywiste
3.12. Prawo stanów odpowiadających sobie
3.13. Skala temperatury termometru gazowego
3.14. Równanie stanu gazu rzeczywistego van der Waalsa
3.15. Równanie stanu gazu rzeczywistego Berthelota
3.16. Równanie stanu gazu rzeczywistego Dietericiego
4. Termodynamika fazy gazowej wieloskładnikowej
4.1. Objętościowa gęstość zasobu ilości moli mieszaniny
4.2. Objętościowa gęstość zasobu ilości moli składnika mieszaniny
4.3. Koncentracja składnika mieszaniny
4.4. Molowa koncentracja składnika mieszaniny
4.5. Prawo Daltona
4.6. Ciśnienie składnika mieszaniny
4.7. Ułamek molowy składnika mieszaniny
4.8. Udział masowy składnika mieszaniny
4.9. Parcjalna gęstość zasobu objętości
4.10. Masowa gęstość zasobu objętości składnika mieszaniny
4.11. Udział objętościowy składnika mieszaniny
4.12. Gęstość strumienia dyfuzji
4.13. Równanie ciągłości dyfuzji
5. Pierwsza zasada termodynamiki
5.1. Klasyfikacja transportu energii
5.2. Ciepło
5.3. Praca
5.4. Energia wewnętrzna
5.5. Aksjomat bilansowy dla wielkości ekstensywnych (WE)
5.6. Bilans podstawowy dla wielkości ekstensywnych (WE)
5.7. Substancjalny bilans zasobu energii wewnętrznej (EW) dla wielkości ekstensywnych (WE)
5.8. Sformułowanie pierwszej zasady termodynamiki dla wielkości ekstensywnych (WE)
5.9. Substancjalne równanie bilansowe energii wewnętrznej (EW) dla wielkości intensywnych (WI)
5.10. Sformułowanie pierwszej zasady termodynamiki dla wielkości intensywnych (WI)
5.11. Funkcje termodynamiczne entalpii oraz entalpii uogólnionej
5.12. Uogólniony bilans zasobu energii wewnętrznej dla układu otwartego
5.13. Pierwsza zasada termodynamiki dla układu otwartego
6. Druga zasada termodynamiki i jej konsekwencje
6.1. Przemiany nierównowagowe
6.2. Entropia. Sformułowanie drugiej zasady termodynamiki
6.3. Statystyczna interpretacja entropii
6.4. Uogólnione ciepło właściwe substancji
6.5. Równanie Gibbsa
6.6. Funkcja jednorodna. Tożsamość Eulera
6.7. Funkcja termodynamiczna entalpii swobodnej oraz uogólnionej entalpii swobodnej
6.8. Funkcja termodynamiczna energii swobodnej
6.9. Termodynamiczne kryteria równowagi
6.10. Uogólniony izobaryczno-izotermiczny potencjał termodynamiczny
6.11. Warunki równowagi w układzie izolowanym
6.12. Potencjał chemiczny. Potencjał elektrochemiczny
6.13. Równanie Gibbsa-Duhema
6.14. Uogólnione termodynamiczne równania Maxwella
6.15. Różnica między ciepłami właściwymi przy stałej sile i przy stałej współrzędnej uogólnionej. Równanie Meyera
6.16. Równania ciepła z uwzględnieniem drugiej zasady termodynamiki
6.17. Prawo Joule'a
6.18. Energia wewnętrzna układu substancjalnego oddziałującego z otoczeniem w przemianie izochorycznej
7. Podstawowe funkcje termodynamiczne gazów doskonałych i
półdoskonałych
7.1. Energia wewnętrzna gazu doskonałego i półdoskonałego
7.2. Entalpia gazu doskonałego i półdoskonałego
7.3. Entropia gazu doskonałego i półdoskonałego
8. Przemiany termodynamiczne
8.1. Przemiana izochoryczna
8.2. Przemiana izobaryczna
8.3. Przemiana izotermiczna
8.4. Przemiana izentropowa (adiabata odwracalna)
8.5. Przemiana politropowa
8.6. Przemiany gazu doskonałego w układach otwartych
9. Analiza funkcji termodynamicznych gazów rzeczywistych
9.1. Ciepło właściwe gazu rzeczywistego przy stałej objętości
9.2. Ciepło właściwe gazu rzeczywistego przy stałym ciśnieniu
9.3. Funkcja termodynamiczna energii wewnętrznej gazów rzeczywistych
9.4. Funkcja termodynamiczna entalpii gazów rzeczywistych
9.5. Funkcja termodynamiczna entropii gazów rzeczywistych
9.6. Zjawisko Joule'a-Gay-Lussaca
9.7. Zjawisko Joule'a-Thomsona
9.8. Efekt zjawiska Joule'a-Thomsona
9.9. Ciepło neutralizacji efektu zjawiska Joule'a-Thomsona
9.10. Skraplanie gazów
10. Para
10.1. Proces izobarycznego parowania
10.2. Ciepło parowania
10.3. Ciepło sublimacji
10.4. Równanie Clausiusa-Clapeyrona
10.5. Stopień suchości pary mokrej
11. Gazy wilgotne. Powstawanie gazu wilgotnego
12. Obiegi termodynamiczne
12.1. Model doskonałej tłokowej maszyny przepływowej
12.2. Praca indykatorowa i wykresowa
12.3. Praca wewnętrzna (internijna)
12.4. Praca efektywna
12.5. Lokalne równanie zasobu entalpii dla urządzeń przepływowych
12.6. Praca odwracalnego obiegu prawo- i lewobieżnego
12.7. Praca nieodwracalnego obiegu prawo- i lewobieżnego
12.8. Bilanse zasobu entalpii dla nieodwracalnych obiegów prawo- i lewobieżnych o ustalonych strumieniach przepływu czynnika
12.9. Sprawność termiczna obiegu prawobieżnego
12.10. Sprawność termiczna obiegu lewobieżnego
12.11. Odwracalny obieg Carnota
12.12. Teoremat Carnota
12.13. Termodynamiczna skala temperatury Kelvina
12.14. Obieg porównawczy Otta
12.15. Obieg porównawczy Diesla
12.16. Obieg porównawczy Sabathégo
12.17. Obieg porównawczy Joule'a
12.18. Sprawności i moce silników spalinowych
12.19. Sprężarki tłokowe
13. Przemiany fazowe
13.1. Reguła faz Gibbsa
13.2. Przemiany fazowe pierwszego i drugiego rodzaju
13.3. Termodynamika przemian fazowych
14. Trzecia zasada termodynamiki
14.1. Równanie Gibbsa-Helmholtza
14.2. Całka równania Gibbsa-Helmholtza
14.3. Teoremat Nernsta
14.4. Sformułowanie trzeciej zasady termodynamiki
14.5. Konsekwencje trzeciej zasady termodynamiki
15. Kinetyczna teoria gazów
15.1. Kinetyczna teoria ciśnienia gazu
15.2. Porównanie praw gazu doskonałego z wynikami kinetycznej teorii gazów
15.3. Ekwipartycja energii
15.4. Rozkład prędkości Maxwella
15.5. Prędkość średnia
15.6. Prędkość najbardziej prawdopodobna
15.7. Średnia droga swobodna
15.8. Prawdopodobieństwo przebycia drogi swobodnej przez cząstkę
15.9. Częstość zderzeń cząstek
15.10. Gęstość strumienia wymiany ilości cząstek gazu
15.11. Efuzja molekularna
15.12. Ciśnienie pary
15.13. Przepływ lepki
16. Kinetyczna teoria promieniowania
16.1. Pudło izotermiczne
16.2. Zasób ilości oscylatorów promieniowania w pudle izotermicznym
16.3. Objętościowa gęstość zasobu ilości oscylatorów promieniowania
16.4. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu ilości oscylatorów promieniowania
16.5. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania w ujęciu klasycznym
16.6. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania według Wiena
16.7. Średni zasób energii promieniowania oscylatora w przedziale całego pola dozwolonych poziomów energetycznych (kwantowa hipoteza Plancka)
16.8. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania w ujęciu Plancka
16.9. Objętościowa gęstość zasobu energii promieniowania w ujęciu Plancka
16.10. Funkcja rozkładu widmowego gęstości strumienia wymiany energii promieniowania
16.11. Gęstość strumienia wymiany energii promieniowania. Prawo promieniowania Stefana-Boltzmanna
16.12. Prawo przesunięć Wiena
16.13. Ciśnienie promieniowania
16.14. Określenie objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania przy wykorzystaniu pierwszej i drugiej zasady termodynamiki
16.15. Adiabatyczne rozprężanie promieniowania
16.16. Teoria Debye'a ciepła właściwego ciał stałych
16.17. Elektronowe ciepło właściwe
16.18. Inwersja obsadzeń
17. Wymiana ciepła w procesie promieniowania
17.1. Analiza promieniowania
17.2. Synteza promieniowania
17.3. Emisyjność. Prawo Lamberta
17.4. Bilans zasobu energii promieniowania monochromatycznego dla ciał nieprzeźroczystych. Prawo Kirchhoffa
17.5. Wymiana ciepła pomiędzy promieniującymi powierzchniami
17.6. Promieniowanie substancji częściowo przeźroczystych
Stałe fizyczne
Alfabet grecki
Wielokrotności i podwielokrotności jednostek miar
Bibliografia
Skorowidz
