ترمودینامیک ۲

صفحه 1:
۱ gotts cvICT Vas 2 eo 7 soit ceng CC teN Cr tey| college, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari 

صفحه 2:


صفحه 3:


صفحه 4:
هستندکد بامعادلة ۱-۱۲ مشخص می‌شو ند. و است زيرا در اين دماها كاز ایده‌ال 

صفحه 5:


صفحه 6:
از طرن دیگرء حجم یادمای گازرا می‌توان آن‌قدد بهآرامی تغییر داد که گاذهمشه درحا لت تعادل باشد. با براین؛ درهرمرحلةٌ تبدیل ازيكحالت به‌حالت دیگر: سیستم‌دريك حالت ترمودینامیکی قر اردارد و کل فر ایندرا باخط پری‌که حا لتهای او لیه و نهایی‌را تمام حالتهای میانی نیزمی گذرد» می‌توان نمایش‌داد. تبدیلی أميده مى شود زيرا تم می‌تواند از طریق حالتهای میانی از حالت نهایی بر گردد. هريك از بىشمار خطوطىكه مىتوان در ميان دو حالت رسمكرد» یلهای‌باز گشت‌پذیر دا نمایش می‌دهد. به‌چند حا لت‌خاص که اهمیت‌ویژه‌ای دار ند اسامی 

صفحه 7:
تعررف يك یل 335و تبدیلی است کسه دد آن هیچ گرمایی به سیستم وارد يا از آن خارج نمی‌شود. برای این‌منظود استوانه‌را با ماد نارسانایی مانند پنبه‌نسوز یا استایروفوم می‌پوشانیم (شکل ۴۲-۱۲ الف). بتابر قانسون اول ترمودینامیلكه تغییر انر ژی و۵8 سیستم برابر است با AE,=Q—W=Q-— piv اما درتبدیل بی‌دررو ۰ < 0 است؛ درنتیجه دادیم ۳ AES Spar اگر گاز منبسط شود ‎AV‏ مثبت ۱ بنا بر این ددانبساط بی‌دردو و۵ متفی است. منظور این است که اگرگاز بدطوریی‌دررومنبسط شود؛ انرژی و درنتیجه دمای‌گاز کاهش می‌یاید. در این‌صورت سیستم خط پر 48 درشکل ۳-۱۲ را دنبال‌می‌کند. 

صفحه 8:
يف يك تبدیل تگدها تبدیلی است که در آن‌دما ثابت می‌ماند. برای این‌منظور استوانه‌را درتماس بايكمخزن بز ر كك آب كه در دهای‌موردنظر است قراد می‌دهیم (شکل ۲-۱۲ ب). استوانه ديوارههاى نازكى داردكه ازيكمادة رسانای‌گرما؛ مانند مس» ساخته شده است؛ ‎LF‏ می‌تواند بهآسانى میان مخزن و گاز مبادله شود- مخزن به‌قدری بزد گك است ‏در اثر مبادله كرما با گاز تفیبر نمی‌کند. درحین انبساط تکدما گرما به‌گاز جریان ‏مىيابد تا دهمای آن را ثابت نگهدارد (ترجه کنید که اگر هنگام منبسط شدن گاز گرما به آن ‏جریان نیاید؛ دمای گاذ کاهش می‌یا بد). سیستم هنگام دفتن اذحالت اوليٌ 4 ب‌حالت نهایی "8 خط تكدما را دنبال می‌کند (شکل ۳-۱۲). ‎ 

صفحه 9:
می‌ماند. برای این‌منظور ییرمی کند (شکل ۲ ۳۱ 

صفحه 10:
10 تبدیلی است که در آن‌فشاد سیستم ثابت می‌ماند. برای اه ثاینی بر پیستون و اردمی کنیم (شکل ۲-۱۲د). حا لت گاز با گرم کردن آن‌تغییر خط ‎AB"‏ درشکل ۳-۱۲ را دنبال می‌کند. 

صفحه 11:
می‌شود؛ ‎SW IL‏ سبستم‌روی محیط انجام می‌دهد تغییرمی کننده قانون اول ترمو دا می‌توان به‌صورت زیرنوشت ‎(FHV) Vole)‏ (۳-۱۲) قانون اول ‏ 0-17 عوتاط اگر چه هيج تبدیلی نمی: ند قانون اول دا نقض‌کند» بسیاری از تبدیلاتی که‌قا نون وی گیهای این تبدیلات غیرا 11 

صفحه 12:
| در هرگزنمی قوان وسیله‌ای ساخت که بتواند بدودن ار دیگری» باگرفتن انرژی‌داخلی ازيكك جسم؛ جسم دیگری « بلندکند. این‌صورت قانون‌دوم اساسا تأ کید می‌کندکه اجسام بد؛ د بدهرا نمی‌پرند. اما اذ اينهم فراتر ن خحاصی: هر قدرهم که پیچیده باشد يك جسمرا نمی‌توان تنها باگرفان انرژی داخلی بلند کرد. به عبادت دیگر انر ژی داخلی را بدون اثر آ ن که ع ‎(te‏ نمی‌توان بهملورکامل به انسرژی پا 12 

صفحه 13:
قانون دوم ترمودیذاميك ‎dy‏ بیان کلاقسیوس هرگز نمی‌توان وسیله‌ای ساعت که بتواند دن ار دیگری؛ كرما ذا از جسم سرد يدجسم گر منتقل کند. این‌صورت قانون دوع اساباً تأ کید می کند که گرما بهخودی‌خود ازجسم‌سرد به‌جمم گرم جریان نمی‌یابد. اما بیان فوق از این‌هم فرراتر رفته وتأکید می کند که حتی‌به كمك ماشین خاصی» » هر قدرهم که بيجيده باشه» ‎la LF‏ بدون اثردیگری؛ نمىتوان ازيك جسم سرد بهجسم گرم منتقل کرد. 13 

صفحه 14:
ماشین و سیله‌ای مانند هایی که در «حتوی ماده‌ای هستند کد اگر اثر وی جذب کند اندازه‌اش تعییر می‌کند. ینی» که ماشین احتراقی است؛ احتر ای ب اترژی شیمیایی دا به انرژی داخلی تبدیل‌می کند وباعث ابساط گاز در درون سیلندرماشین می‌شود. در يك‌عضله أكد نوعی ماشین تبدیل مستقیم است: تبدیل آدنوزین‌تری فسنات (۸1۳ ) به آدنوزین‌دید ‎eat a ddr Glas Sli! eel (ADP) os)‏ 14 

صفحه 15:
15 سادهتر ین ماشین شامل گاز ایدهآ لی است که دراستوانه‌ای بايك ب محبوس شده‌است (شکل ۲-۱۲). ابندا گازدرحا ات 4 بافشاز ,وه حج قرار دارد. براى آنكه بيستون ساكن بماند» 1 این جی اندکیکاهش یابد. گاذ 8 و کار انجا ف پا اتصال منامب پیستون پديك وسیلةً منانیگی: حر کت: وز نایدا ‎Fach‏ ‏دهد مسافی است *. حرکت پذیر ‎Ty soa WV,‏ 

صفحه 16:
فرضکنبد که گاز می‌تواند دراثر تماس گرمایی استواند بامحیطی کد دمای آن ,7 است؛ بدطور تکدما منبسط شود. منظوراین است که درطی انسایل دمای‌گاز در اثر جذب گرما ازمحیط ثابت می‌باند. درحین‌انبساط حالت ر راستای منحنی تکدما آزحا لت 4 بدحالت ‏ می‌رود (شکل ۶-۱۷). با توجد بهقانون اول ترموديناميك (معادل ۳-۱۲ پر انرژی گاذ برابر است‌با که در آن :0 گرمایی است که سیستم ازمحیط جذب کرده است و17 کادی است که روی محيط انجام داده است. اگر چد اين فرایند انرژی گرمایی دا بدکار تبدیل می‌کند قانون دوم (بیان خلوین) را تقفر ,کند زیرا اثر دیگری نیز درکاد بوده است: حالت ‎we (ot ¢‏ بر و اشکل ۶۱۳ أجرخهاى بر ایتبدیل انرژی‌داشان هار 

صفحه 17:
= پثت‌سرهم به‌حالت اولیه‌اش ت 9 بدحالت 4 برگردد؛ بایدکار 17 برای‌مترا کم كردن كاز ا و نشان ن‌کاد دوی سیستم انجام شده است). شکل ۶-۲ يك چرخ فرضی دا شاه می‌ده که در آنگاذ ابتدا بدطود تکدما ددراستای عسیر ۱مبسط می‌شود وسپس درد استای مسیر ۲منقص می‌شو ن فشار درداستای مسیر ۷ (بدطود مه =( إزققاد درراستاى سبير ‎١‏ کهتر اس کار 8 برای ‎eee‏ گاز FAT ‏أشكل‎ چرخه‌ای بر‌ای‌تبدیل انوژی‌داخلی به‌کاد 

صفحه 18:
18 بدحالت اولیه‌اش بسر دادیم دراینجا ابر ژی‌گاژ دريك چرخه صفر است» ذیرا سیستم است, بنا بر این» با استفاده ازمعادلة ١1ب"‏ براى يك جرخه» نون اول ‏ 9-1۲ وال 

صفحه 19:
19 اگرهیچ كرمابى در راستا سیر ۲ مبادله نمی‌شده كرماى خا لص 0 كه دريك جرخه جذب ‎iy‏ همان‌گرمای ,9 بودكه دد راستاى مسير ‎١‏ جذب شله بود. بن براین؛ اگر اثر دیگری وجود نداشت تمام انرزى جذب شله ازمحيط بدكار تبديل مىشدكه با قانون دوم ساز گار نیست مقداری‌گرما باید درراستای سیر ۷ مبادله شود و درواقع؛ گرمای ,0 از سیستم گر فته شده وبهمحیط داده می‌شود. نقط گرمای غا لصی که دريك‌چر خه جذب شده است» یعنی 

صفحه 20:
یکی از دوم این‌است که فقط کسری ازگرمای جذب شده در راستای مسیر ۱ دا امی‌تو ان به کار تبدیل کرد؛ بقیه كرما درراستای سیر ۲ به‌صورت گرما خارج می‌شود. کادابی م شده به‌گرمای جذب شده مساوی است: 20 

صفحه 21:
جرخة کار نو جرخة خاصى دا كه درشكل ۷-۲ نشان داده شده‌است؛ درنظر بگیرید. سیستم درراستای مسير ‎١‏ ابتدا به‌طور تکلما از 4 تا 8 منبسط مىشود وسبس به طور بىددده اذ 8 تا © منبسط می‌شود و دمايش پایین‌می آید. درنيمة اول چرخهء ماشین‌کار ,17 دا انجا) می‌دهد ودرقسمت تکدمای‌سیر ۱گرمای 0 دردمای ,7 دا جذب‌میکند. درراستای سیر ۲سیستم ‎١‏ به‌طور تکدما از » تا ۵ متراکم می‌شود وسپس به‌طور بی‌دررو از 0 تا ۸4 متراكم مىشود ودمايش بالا مىرود. درئيمة دوم این‌چرخه کار ,17 روی سیستم انجا می‌شود طی‌قست تکلما ازمسیر ۲؛ گرما - دردمای 7 خارج می‌شود. اين جرخةكادنو ۳ ی 1 

صفحه 22:
اگر ازقانون دوم شروع کنیم می‌توانیم چند مطلب جالب در باه ماشین کارئو دا رنو کاداتزین كه درمیان دودمای ,7 و ‎wt IE Ty‏ ۲ کادایی يك‌ماشین کار نی ازمادة کار آن مستقل است. یعنی؛ چدمادة بدکار رفته در آن‌گاز ایده آل» چدگا ز واقعی یا حتی يك‌مایع باشد» کادایی یکسان است. ۴ کارایی يك ماشین کارنو که درمیان دو دمای مطلق ,7و :7" کاد می براست با 22 

صفحه 23:
برای مثال؛ يك ماشین بخاد درطی ید اول چر خداش. از بخاری استفاده می‌کند که دريك ديكك بخار تا وماى 6* ه73 كر م شدواست. ‎my ALG‏ ن را حركت دهد. ددطى نيمةدوم خد بخار به آب ۳۸۳6 متراکم مىشود. بنابراين» 5 دمای‌بالای ‎K‏ ,7 و دمای‌پایین ‎١1‏ !” << کارمی‌کند. کارایی یك»اشین‌کارن که درميان اين دودما کارمی‌کند برابراست با ‏۲۳۱ ‎Sree = reo‏ منظرر این استکه بدازای هره ه ۱ ژول گرمای جذب شده دزدمای ,۰7 دده۴ ژولبهکار می‌شودو در ‎٩‏ ۵ژول بدد ما دردمای وج 2 با ‎whey,‏ ‏ایده آل تنها درحدود ۳۲ده است زیر ا ‏تذ گر معادلهٌ ۵-۱۲ فقط موق است که :7 ۶ 71 برحسب دماهای مطلق بیان شوند. ‎ 

صفحه 24:
24 مسائل ۱ يك سیستم درحین تبدیل ۷۰۰ژول کارانجام می‌دهد ده۱۲۰ ژول گرما جذب می‌کند. تغییر انرژی و۵8 سیستم چقسدر تغییر انر ژک يك سیمتم دريك تبدیسل بی‌دررو ۵۵۰ - ژول دريك‌تبدیل تك‌فشا ريكاتسفر» حجم يك‌گاز از ۱۵7۳ ۰د۱ می کند وگاز ۳۰ ژول ‎US‏ تا ۱۵7۴ ۵د ۱ مترعکعب تم چفدراست؟ جذب می‌کند. تغببرانرژی »۵8 سب ۴ یسیسم درحین تبدیل تكحجم» ۳۵ ژول گر ما یی کر تغفیبر انر ژی ,۵ سیستم چقدر است؟ 

صفحه 25:
25 گازی‌که درشکل ۸-۱۲ درراستای سیر ۱ ازحالت ۸4 به حالت ‏ می‌رود؛ ۸۰۰ ژول‌گرما جذب می‌کند و ۵۰0 ژول کار انجام می‌دهسد. (الف) تغییر انر ژی و سيستم جقدر است؟ (ب) وقتی گاز درراستای مسیر, ۷ ازحالت 9 بدحا لت ۸ برمی‌گردد» ۳۰۰ ژول کار روی‌آن انجام می‌شود. کادایی ی چرخه (۸<-8«-ر) چقدر اسث؟ (ج) گازدد داستای مسير ۲ چدمقدارگرما آزاد می‌کند؟ جواب: (الف) ۳۰۰ژول ) ۲۵ده هه وژول. 

صفحه 26:
درشکل ۸-۱۲ وقتی که گاز در راستای مسیر ۱ ازحالت 4 بدحالت 8 مىرودء ههه /اذول گرا جذب می‌کند و وقتی که درراستای مسر ۲ ازحالت 8 به‌حالت ۸4 برمی‌گردد؛ ۵۰00 ژول گرما آزاد می‌کند. (الف) مقدار کار خا لصى كه در يك چرخه انجام می‌شود چقدر است؟ (ب) کادایی ایسن چر خه چقدراست؟ 

صفحه 27:
27 ۷ کرایی يك‌ماشین ۷۲۱ره است. به‌ازای هر ه هه ۱ژول‌گرمایی که ماشین جذب م ی کند» جه مقدار (الف) كار خا لص انجام می‌دهد و (ب) گر ما آزاد می‌کند؟ جواب: (الف) ۲۱۰ژول؛ (ب) ۷۹۰ژول. زای هر ه ۱۰ ژول کاریکه انجام می‌دهد ۴۵۰ اد می‌کند. کادایی این ماشین چقدر است؟ 

صفحه 28:
28 درایالات متحسده روزانه در حدود ۱۰۱۴ ۲ ژول انررژی یکی تو لد می‌شود. این‌انر ژی هم‌ارز کاراست زیسرا می‌توان آن را به‌وسیلاً يك موتور الکتریکی با کادایی ۱۰۰ درصد؛ بهکار تبدیل کنرد. (الف) اگسر این انرژی بهوسیلا نیرو گاهها با کارایی‌متو سط ه۳ر ه تو لیدشود» روزانه چهمقدار گرما به‌محیط داده می‌شود؟ (ب) چه‌مقدار آب لازم است تا این گرما دا جذب کند ولی دمایش اذ ۲۳6 بالاتر نرود؟ جواب: (الف) ۱۵۱۶ < ۴۶۶ ژول؟ (ب) ۱۰۱۲ ۵۷د۵ کیلو گرم. 

صفحه 29:
۰ (الف) کادایی يكماشین کارنورا که درمیان دودمای ۶۰۰ و 6 کارمی کند؛ حساب کنيد. (ب )اگر این ماشین دردمای بالاتر ۱۰6 کیل و کالری گرما جذب کند» جدمقدار كرما دردماى پایین آزاد خواهدکر د؟ ۱ یك‌ماشین کاد نو با کادایی میان ۳۰ده درمیان دمای بالای ,7 و دمای پایین >۰1 ۲۱ ,7 کارمی کند.(الف) دمای, 7 چقدرد است؟ (ب) به‌ازای هر ه ه ۱ ول کارانجام شده چهمقدار گرا دردمای »7 آزاد می‌شود؟ جواب: (الف) ۴۴۳ کلوین؛ (ب) ۲۳۳ ژول. ۳ ششان دهید که در ماشین کارنو دابطةً ميان كرماى ,0 که دد دمای پایین آزاد می‌شود باکار 17 که ماشین انجام می‌دهده به‌صورت زير است 

صفحه 30:
Thanks for attention