Elementetermodinamica [626658]

1FIZICĂFIZI FIZI CCĂĂ
Elemente de termodinamica Elemente de termodinamica
ș.l. dr. Marius COSTACHE

2ELEMENTE DE TERMODINAMIC Ă
1) No țiuni introductive
/head2rightsistem fizic = orice por țiune de materie, de la o microparticul ă
la întreg Universul, por țiune pe care o separ ăm mintal de mediul
exterior ei.
/head2rightsisteme termodinamice = sisteme fizice ce îndeplinesc
urm ătoarele dou ă condi ții :
•- con țin un num ăr suficient de mare de constituen ți / microsisteme
(atomi, molecule, grupuri de atomi și de molecule) astfel încât la
echilibru fluctua țiile parametrilor s ă se compenseze ;
• – con țin un num ăr finit de constituen ți / microsisteme și sunt
spa țial limitate.

31) No țiuni introductive
CLASIFICAREA SISTEMELOR TERMODINAMICE :
/square4În func ție de schimbul de substan ță și energie cu mediul exterior
sistemele termodinamice pot fi clasificate în :
–sisteme închise : nu fac schimb de substan ță cu exteriorul dar
pot face schimb de energie cu acesta.
În func ție de schimbul de energie cu exteriorul deosebim :
•sisteme izolate ( varia ția energiei interne este nul ă ),
•sisteme izolate adiabatic ( varia ția energiei interne sub form ă de
căldur ă este nul ă, nu face schimb de c ăldur ă cu mediul exterior ),
•sisteme izolate diaterm ( varia ția energiei interne este nenul ă) ;
–sisteme deschise : aceste sisteme fac schimb, cu exteriorul,
atât de substan ță , cât și de energie (, ).

41) No țiuni introductive
CLASIFICAREA SISTEMELOR TERMODINAMICE :
/square4Din punct de vedere al constitu ției sistemele termodinamice pot fi
clasificate în :
–sisteme omogene , parametrii termodinamici intensivi au
aceea și valoare în orice element de volum al sistemului ;
–sisteme neomogene , parametri termodinamici intensivi nu au
aceea și valoare în orice element de volum al sistemului.
Volumele delimitate de salturile valorilor parametr ilor intensivi
constituie fazele sistemului.
/head2rightTotalitatea propriet ăților unui sistem fizic exprim ă starea
sistemului. Starea sistemului termodinamic poate fi
caracterizat ă cu ajutorul parametrilor termodinamici .

51) No țiuni introductive
Clasificarea parametrilor termodinamici:
•parametri intensivi : nu depind de întinderea sistemului, iar la echili bru
au aceea și valoare în întreg cuprinsul sistemului
Ex: temperatura, T , presiunea, p, poten țialul chimic, µ;
•parametri extensivi : depind de întinderea sistemului
Ex: volumul, V , masa sistemului, m , num ărul de particule din sistem, N .
În alte situa ții parametri termodinamici sunt împ ărțiți în:
/square4parametri externi – depind de sistemele din mediul înconjur ător (ex.
intensitatea unui câmp exterior : electric, magneti c, gravific);
/square4parametri interni – depind de sistemul considerat (ex. presiunea,
temperatura, densitatea, magnetizarea, polarizarea electric ă).

61) No țiuni introductive
/head2rightStarea sistemului termodinamic poate fi:
/checkbldstare de echilibru termodinamic : parametrii de stare nu variaz ă sau
variaz ă atât de lent încât, la orice moment, sistemul poat e fi considerat la
echilibru
/checkbldstare de neechilibru termodinamic
Func țiile de stare cele mai importante sunt:
• energia intern ă, U,
• entropia, S,
• energia liber ă Helmholtz, F ,
• energia liber ă Gibbs, G,
• entalpia , H.
Trecerea sistemului dintr-o stare ini țial ă într-o stare
final ă, trecând printr-o mul țime de st ări intermediare, se
nume ște proces termodinamic sau transformare de stare

71) No țiuni introductive
PROCESELE TERMODINAMICE – Clasificare:
/square4în func ție de sensul de parcurgere a mul țimii
st ărilor intermediare:
–procese reversibile – de la starea finală se ajunge la starea
ini țial ă prin aceea și mul țime de st ări intermediare , dar parcurs ă
în sens invers;
–procese ireversibile – de la starea finală se ajunge la starea
ini țial ă printr-o mul țime de st ări intermediare diferite de cele
prin care s-a ajuns de la starea ini țial ă la starea final ă.
/square4în func ție de m ărimea varia ției relative a
parametrilor termodinamici:
/maqafprocese diferen țiale / infinitezimale – au loc varia ții foarte mici,
elementare, ale parametrilor termodinamici la trece rea
sistemului dintr-o stare în alta;
/maqafprocese integrale / finite – la trecerea sistemului dintr-o stare în
alta patrametrii termodinamici sufer ă varia ții finite.

81) No țiuni introductive
PROCESELE TERMODINAMICE – Clasificare:
/square4în func ție de raportul dintre starea ini țial ăși starea
final ă:
–procese ciclice
–procese neciclice
/square4în func ție de natura st ărilor intermediare:
/maqafprocese cvasistatice
/maqafprocese nonstatice

92) PRINCIPIILE TERMODINAMICII
/head2rightVom considera sistemul termodinamic :gazul ideal
Principiul general al termodinamicii: Un sistem izolat ajunge
întotdeauna într-o stare de echilibru pe care nu o poate p ărăsi de
la sine, ci numai prin varia ția parametrilor externi. 2.1. Principiul general al termodinamicii 2.2. Principiul zero al termodinamicii
Dac ă un sistem termodinamic, cald, este pus în contact termic cu
un sistem termodinamic rece, dup ă un timp ele vor ajunge la aceea și
temperatur ă de echilibru.
Principiul zero al termodinamicii: Exist ă o m ărime scalar ă numit ă
“temperatur ă”, ce reprezint ă o proprietate a tuturor sistemelor
termodinamice (în st ări de echilibru), astfel încât egalitatea
temperaturilor este o condi ție necesar ă și suficient ă pentru
echilibrul termic.

10 2.1. Principiul zero al termodinamicii
Obs :
1) La echilibru termodinamic, temperatura are aceea și valoare în tot
sistemul
2) Mă surarea temperaturii se bazeaz ă pe observa ția c ă unele
propriet ăți fizice ale sistemelor termodinamice se modific ă cu
modificarea st ării de înc ălzire (dilatarea corpurilor, varia ția cu
temperatura a rezisten ței electrice a unui conductor sau
semiconductor, varia ția presiunii unui gaz men ținut la volum constant,
varia ția volumului unui gaz men ținut la presiune constant ă). Temperatura = măsur ă a st ării de mi șcare termic ă a
constituen ților sistemului
Sc ări de temperatur ă:
/boxshadowdwnscara Celsius
/boxshadowdwnscara Fahrenheit:
/boxshadowdwnscara Kelvin 32 C) (8 . 1 F) ( + =ot t
15 .273 )()( + =Ct KTo

11 2.1. Principiul zero al termodinamicii
Exemple :
1) Ecua ția termic ă de stare a gazului ideal:
p= presiunea gazului
V= volumul , T = temp.absolută
v = nr. de moli de gaz , R= 8.31 J / (mol K )
2) Ecua ția termic ă de stare a gazului real:
a = parametru care depinde de for țele
de interac țiune dintre particule
b = covolumul = volumul propriu
al moleculelor dintr-un mol de gaz Ecua ția termic ă de stare = ecua ție care leag ă parametrii
sistemului termodinamic de temperatur ă.
( , , ) 0 f p V T =
pV RT ν=
ec. Clapeyron-Mendeleev
( )2
2ap V b RT Vνν ν   + − =    
ec. Van der Waals

12 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
/head2rightStarea unui sistem termodinamic se poate modifica p rin:
-lucru mecanic : când starea unui sistem termodinamic se modific ă
datorit ă varia ției parametrilor externi,
-căldur ă:când starea unui sistem termodinamic se modific ă datorit ă
contactului termic al acestuia cu sistemele înconju r ătoare.
Obs : Lucrul mecanic și c ăldura sunt m ărimi de proces (transformare
de stare)
Energia intern ă (U) = suma dintre energiile cinetice ale tuturor
particulelor și energiile poten țiale de interac țiune ale particulelor
Obs :
1) Ueste o func ție de stare a sistemului termodinamic
2) Ecua ția care d ă energia intern ă ( U) în func ție de setul de
parametrii externi ( ai ) corespunză tori unei st ări de echilibru și
temperatura absolut ă (T) se nume ște ecua ția caloric ă de stare:
{}( , ) i U U a T =

13 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Principiul întâi al termodinamicii: Varia ția energiei interne a unui
sistem termodinamic este egal ă cu energia schimbat ă de acesta cu
exteriorul sub form ă de Lucru mecanic și C ăldur ă
LQU −=∆ ec. P1 al termodinamicii
COEFICIEN ȚI CALORICI
/head2rightCapacitatea caloric ăa unui sistem termodinamic:
QCT=∆ KJ][=C
/head2rightCăldura specific ăa unei substan țe (sistem termodinamic):
1Qcm T =∆KKg J][=c

14 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Coeficien ți calorici
/head2rightCăldura molar ăa unei substan țe (sistem termodinamic):
Kmol J][, =∆=µ
µνCTQC
C c µµ= ⋅ Obs :
/head2rightCăldura latent ăa unei substan țe (sistem termodinamic):
Kg J][, =Λ =ΛmQ

15 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Procese termodinamice reversibile simple
/head2rightprocesele izoterme , în decursul c ărora temperatura se men ține constant ă
cst pV cst T = = , (ecua ția Boyle-Mariotte )

16 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Procese termodinamice reversibile simple
/head2rightprocesele izobare , în decursul c ărora presiunea se men ține constant ă
cst TVcst p = = ,

17 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Procese termodinamice reversibile simple
/head2rightprocesele izocore , în decursul c ărora volumul se men ține constant
cst Tpcst V = = ,

18 2.3. Principiul întâi al termodinamicii
Procese termodinamice reversibile simple
/head2rightprocesele adiabatice , în decursul c ărora sistemul termodinamic nu
schimb ăcaldur ăcu mediul exterior
cst pV Q = =γ,0

19 BIBLIOGRAFIE
/xrhombusF. BARVINSCHI – “ Fizic ă General ă”,
Ed. Orizonturi Universitare, Timi șoara, 2004
www.et.upt.ro>CATEDRE>BFI>CadreDidactice>Barvinschi F>DownloadStuden ți
/xrhombusM. CRISTEA, D. POPOV, F. BARVINSCHI, I. DAMIAN,
I. LUMINOSU, I. ZAHARIE – “Fizic ă. Elemente fundamentale” ,
Ed. Politehnica, Timi șoara, 2006
/xrhombusI. LUMINOSU – “Fizic ă. Elemente fundamentale”
Ed. Politehnica, Timi șoara,2004
/xrhombusS. PRETORIAN, M. COSTACHE, V. CHIRI ȚOIU – “Fizic ă. Elemente
fundamentale. Aplica ții”, Ed. Politehnica, Timi șoara, 2006
/xrhombusLuminosu I., Pop N., Chiritoiu V., COSTACHE Marius – “Fizic ă.
Teorie, probleme și teste gril ă” , Ed. Politehnica, Timi șoara, 2010