Termotehnică

Curs 1.

Capitolul 1. Notiuni fundamentale

1.1.Obiectul termodinamicii

Termodinamica este o stiinta fenomenologica care studiaza “forma termica” de

miscare a materiei; studiaza proprietatile corpurilor si transferul de energie între

corpuri, care sunt generate (conditionate) de miscarea moleculara interna. Materia

este alcatuita din particule microscopice care interactioneaza si care se afla în

continua miscare cunoscuta sub numele de agitatie termica. Termodinamica

studiaza fenomenele produse la nivel microscopic a unor colective de particule

prin prisma efectelor lor la nivel macroscopic, masurabil. În cadrul termodinamicii

se stabilesc relatii între marimi direct observabile, adica între marimi masurabile

prin experimente macroscopice, cum ar fi volumul, presiunea, temperatura,

concentratia solutiilor.

Termodinamica se sprijina pe doua relatii din teoria cinetico – moleculara:

- relatia lui Bernoulli stabileste presiunea exercitata de un gaz asupra

peretelui, marime macroscopica, functie de marimi microscopice :

- relatia Maxwell – Boltzmann stabileste legatura dintre temperatura unui gaz

si distributia medie de viteze a particulelor componente

2 2

3 2 mv

kT =

în care k este constanta lui Boltzmann k 1,38.10−23 J / k =

Cu alte cuvinte presiunea si temperatura sunt marimi care caracterizeaza

ansamblul, colectivitatea particulelor si nu o anumita particula.

Termotehnica este prescurtarea de la Termodinamica tehnica si studiaza procesele

de producere, de transmitere si utilizare a energiei sub forma de caldura si lucru

mecanic si aplica legile termodinamicii la studiul proceselor din masini si instalatii

termice.

Termodinamica opereaza cu o serie de notiuni si marimi, cu ajutorul carora se

defineste orice fenomen termic. Exemple de fenomene termice sunt:

− transferul de caldura între doua corpuri aflate la temperaturi diferite

− schimbarea starii de agregare a unei substante

− transformarea caldurii în lucru mecanic si invers în masini termice ;

Principalele notiuni sunt cele de sistem, stare, proces termodinamic.

1.2 Sisteme termodinamice

În general prin sistem fizic se întelege o portiune din univers alcatuita din

substanta sau câmp.

Sistemul termodinamic reprezinta un corp sau ansamblu de corpuri, alcatuit dintrun

numar finit de particule, delimitat de mediul înconjurator printr-o suprafata de

frontiera si care se afla în interactiune energetica. Sistemul termodinamic

reprezinta un sistem fizic macroscopic ale carui dimensiuni spatiale si existenta în

timp permit efectuarea unor procese normale de masurare.

Corpurile ramase în afara sistemului constituie mediul exterior.

In general, se considera ca sistemul schimba substanta (masa) sau energie sub

forma de lucru mecanic si caldura cu mediul exterior.

Sistemele termodinamice pot fi:

- izolate, daca sistemul termodinamic nu sufera nici o interactiune cu mediul

înconjurator;

- închise, daca sistemul nu schimba substanta (masa) cu mediul înconjurator;

- deschise, daca sistemul schimba substanta cu mediul înconjurator.

- omogene, daca au aceleasi proprietati în toate punctele sistemului;

- neomogene , daca au proprietati diferite în puncte diferite ale sistemului.

1.3. Stare. Marimi de stare

Starea unui sistem termodinamic reprezinta totalitatea proprietatilor sistemului la

un moment dat si poate fi complet caracterizata printr-un numar finit de parametri,

numiti parametri de stare. Parametrii de stare reprezinta valorile instantanee ale

marimilor fizice ce caracterizeaza atât sistemul considerat, cât si interactiile dintre

sistem si mediul înconjurator.