Termodynamika: ciepło, praca i energia wewnętrzna

1.Energia wewnętrzna

Suma energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek oraz energii potencjalnej ich wzajemnych oddziaływań. Zależy m.in. od temperatury, ilości substancji i stanu skupienia.

2.Temperatura

Wielkość fizyczna opisująca stopień nagrzania ciała. W ujęciu mikroskopowym wiąże się ze średnią energią kinetyczną chaotycznego ruchu cząsteczek.

3.Ciepło

Energia przekazywana między ciałami wskutek różnicy temperatur. Nie jest własnością ciała, lecz sposobem przekazywania energii.

4.Praca w termodynamice

Sposób przekazywania energii związany z działaniem siły i przemieszczeniem. W gazach często występuje przy zmianie objętości podczas rozprężania lub sprężania.

5.Pierwsza zasada termodynamiki

Zmiana energii wewnętrznej układu jest równa sumie ciepła dostarczonego do układu i pracy wykonanej nad układem: $U=Q+W$. Zależy od przyjętej konwencji znaków, ale sens pozostaje ten sam.

6.Zerowa zasada termodynamiki

Jeżeli dwa układy są każdy z osobna w równowadze termicznej z trzecim układem, to są też w równowadze termicznej między sobą. Uzasadnia sens pomiaru temperatury.

7.Równowaga termiczna

Stan, w którym układy stykające się termicznie mają tę samą temperaturę, więc nie zachodzi między nimi przepływ ciepła netto.

8.Ciepło właściwe

Wielkość określająca, ile energii trzeba dostarczyć, aby ogrzać $1$ kg substancji o $1$ K. Opisuje wzór $Q=mcT$.

9.Kalorymetr

Przyrząd służący do badania wymiany ciepła. W zadaniach często zakłada się, że układ jest dobrze izolowany, więc suma pobranych i oddanych ciepł wynosi $0$.

10.Przewodnictwo cieplne

Sposób przekazywania energii wewnątrz ciała lub między ciałami przez zderzenia cząsteczek i ruch elektronów, bez makroskopowego przepływu materii.

11.Konwekcja

Przekazywanie energii wraz z ruchem ogrzanego płynu lub gazu. Zachodzi dlatego, że cieplejsze warstwy mają zwykle mniejszą gęstość i przemieszczają się.

12.Promieniowanie cieplne

Przekazywanie energii za pomocą fal elektromagnetycznych. Nie wymaga ośrodka materialnego, dlatego dociera np. ze Słońca do Ziemi.

13.Przemiana izotermiczna

Przemiana, w której temperatura pozostaje stała. Dla gazu doskonałego energia wewnętrzna się nie zmienia, bo zależy tylko od temperatury.

14.Przemiana izochoryczna

Przemiana przy stałej objętości. Gaz nie wykonuje wtedy pracy związanej ze zmianą objętości, więc dostarczone ciepło zmienia energię wewnętrzną.

15.Przemiana izobaryczna

Przemiana przy stałym ciśnieniu. Podczas ogrzewania gaz zwykle zwiększa objętość i może wykonywać pracę nad otoczeniem.

16.Przemiana adiabatyczna

Przemiana zachodząca bez wymiany ciepła z otoczeniem, czyli $Q=0$. Zmiana energii wewnętrznej wynika wtedy tylko z wykonanej pracy.