TERMOTEHNICA I CURS 1 Cuvnt nainte Thermodynamics is a funny subject. The first time you go through it, you don't understand it at all. The second time you go through it, you think you understand it, except for one or two small points. The third time you go through it, you know you don't understand it, but by that time you are so used to it, so it doesn't bother you any more. ArnoldJ.W.Sommerfeld(fiziciangerman18681951,de81orinominalizatlaPremiulNobel, niciodat acordat) OBIECTIVELE CURSULUI Introducere n termotehnic, termodinamic, termodinamic tehnic; Prezentarea conceptelor de baz ale Termodinamicii; Introducerea Principiului 0 al Termodinamicii i a temperaturii; Exemple i exerciii. SUBIECTE CURS 1 1.TERMOTEHNICA. TERMODINAMICA TEHNIC. TRANSFERUL DE CLDUR ......... 2 1.1.Termotehnica ................................................................................................................... 2 1.2.Termodinamica ................................................................................................................ 2 2.CONCEPTE DE BAZ ........................................................................................................... 7 2.1.Sistem termodinamic (STD), mediu ambiant (MA), interaciuni ....................................... 7 2.2.Categorii de sisteme termodinamice ................................................................................. 8 2.2.1.STD nchis (STD/) .................................................................................................. 8 2.2.2.STD Deschis (STD/D) .............................................................................................. 9 2.2.3.STD Izolat (STD/Iz) ............................................................................................... 10 2.2.4.STD adiabat ........................................................................................................... 11 2.2.5.STD rigid ............................................................................................................... 11 2.3.Stare termodinamic. Mrimi i parametri de stare. Echilibru. Ecuaia de stare. .............. 13 2.3.1.Stare termodinamic. Mrimi i parametri de stare ................................................. 13 2.3.2.Echilibrul termodinamic. Echilibrul intern .............................................................. 15 2.3.3.Relaia lui GIBBS. Ecuaia caracteristic de stare ................................................... 17 2.4.Proces termodinamic. Transformare de stare. Clasificri ................................................ 19 2.5.Exemplu de analiz a unor evoluii ................................................................................. 22 3.PRINCIPIUL 0 AL TERMODINAMICII. TEMPERATURA ................................................ 25 3.1.Postulatele Termodinamicii ............................................................................................ 25 3.2.Principiul 0 al Termodinamicii ....................................................................................... 26 3.3.Temperatura ................................................................................................................... 27 3.4.Msurarea temperaturilor. Scri de temperatur.............................................................. 29 3.4.1.Termometrul .......................................................................................................... 29 3.4.2.Scri de temperatur ............................................................................................... 31 TERMOTEHNICA I CURS 2 1.TERMOTEHNICA. TERMODINAMICA TEHNIC. TRANSFERUL DE CLDUR 1.1.Termotehnica Definiie Oramuratiinelordindomeniulinginerieicarestudiazprincipiileilegilegenerale privind producerea si transformarea cldurii(Q) precumiaspectele tehnicelegate de propagarea, respectiv utilizarea acesteia. Definiia pune n eviden cele dou ramuri importante ale termotehnicii: Termodinamica tehnic; Transferul de cldur. Care este obiectul Termodinamicii tehnice? Definiie Termodinamicatehnicstudiazlegilegeneralealetransformrilorenergetice,nprincipal subformdecldur(Q)ilucrumecanic(L),nsubsidiaralteformedeenergie(e.g.energie cinetic Ec, energie potenial Ep) i aspectele concrete de aplicare tehnic ale acestora. Care este obiectul Transferului de cldur (transmiterii cldurii)? Definiie Transferuldecldurstudiazpropagareacldurii(corectmoduldetransmitereaenergiei interneU)ntrecorpurisausistemecutemperaturingeneraldiferite*iaplicaiiletehniceale acestuia. *Poate exista transfer de cldur i la temperatur constant, t=ct. Exemple concrete apar n procesele de schimbare a strii de agregare a substanelor (denumite i transformri de faz) cum sunt: vaporizarea(lichid gaz), condensarea (gaz lichid), topirea (e.g. ghea ap), solidificarea (ap ghea) .a. n mod practic, termodinamica tehnic este n acelai timp o sub-ramur a TERMODINAMICII ca tiin general. De ce? 1.2.Termodinamica Caracterizare TERMODINAMICA = TERMO + DINAMICA, tiina micrii termice. n orice corp, aflat la o temperatur mai mare dect 0 K (grade Kelvin) se produce o anumit micare termic (translaie, rotaie, vibraie/oscilaie a moleculelor corpului) care nsoete orice fenomen de natur fizic chimic, mecanic, electric etc. TERMODINAMICA = Mama tuturor tiinelor Termodinamica este mprit n trei mari ramuri, conform metodologiei de abordare a obiectivelor studiului [2], [4]. TERMOTEHNICA I CURS 3 Figura 1.1 Termodinamica a)Termodinamica Fenomenologic Studiaz fenomenele la scar macroscopic, n general fr a intra n structura intim atomo-molecular a materiei; Stabilete legi cu caracter general pe baza observaiilor i experimentelor; Este privit ca o tiin experimental-teoretic E-T. b)Termodinamica Cinetico-Molecular (teoria cinetico-molecular); c)Termodinamica Statistic (denumit uneori i mecanic statistic). Termodinamica Cinetico-Molecular i Termodinamica Statistic alctuiesc Termodinamica Molecular.Aceastaesteotiinteoretico-experimental(T-E),carestudiazmodelerealizate dintr-unnumrfoartemaredeparticule,lundnconsiderarestructuralanivelmicroscopica materiei. Cum opereaz o tiin experimental-teoretic (E-T)? Figura 1.2 tiin experimental-teoretic (E-T) TERMODINAMICATermodinamica Fenomenologic Termodinamica Cinetico-Molecular Termodinamica Statistic Faza 1 Observatii Experimente Masuratori Faza 2 Legi Ecuatii Faza 3 Concepte Definitii Teoreme Relatii Modele Aplicatii TERMOTEHNICA I CURS 4 Cum opereaz o tiin teoretico-experimental (T-E)? Figura 1.3 tiin teoretico-experimental (T-E) Termodinamica Fenomenologic la rndul ei este alctuit din [4]: a)Termodinamica Fundamental; Are rolul de a introduce o serie de mrimi considerate de baz n termodinamic cum sunt: presiunea p, volumul V, temperatura T, cldura Q, lucrul mecanic L .a. [4] b)Termodinamica Aplicat: -Termodinamica Fizic; Studiaz baze teoretice generale, axiomatica si sistematica termodinamicii [4]. -Termodinamica Chimic; Studiaz n principal efectele termice ale reaciilor chimice [4]. -Termodinamica Tehnic. Studiaznprincipalprocesedetransformareaclduriiilucruluimecanic elabornd teoria mainii termice [4]. Deiceletreitermodinamiciaplicateconinopartecomundetermodinamica fundamental, datorit faptului c scopurile aplicative sunt diferite, termodinamicafizic, chimic i respectiv tehnic difer att n partea de nceput fundamental ct i partea aplicativ. Figura 1.4 Termodinamica Fenomenologic Nivelul stiintei Modele cinetico-moleculare sau statistice Verificare experimentala Concluzii: valideaza/infirma modelele elaborate Termodinamica Fenomenologic Termodinamica Fundamental Termodinamica Aplicata Termodinamica Fizic Termodinamica Chimic Termodinamica Tehnic TERMOTEHNICA I CURS 5 Tabelul 1.1 Termodinamici Aplicate: obiectul de studiu, mijloace i metode utilizate, probleme abordate [4] TERMOTEHNICA I CURS 6 Termodinamicileaplicate,nfunciedemetodeledelucruimijloacelefolositepentru rezolvareaunorproblemespecifice,potfolosimaimultsaumaipuinmrimiledefinitedectre termodinamicafundamental,introducndlarndulloraltemriminecesarepentruatingerea obiectivelor. Exemplu de tratare a cldurii Q conform metodei fenomenologice Figura 1.5 Exemplu tratare/abordare a conceptului cldur Q Faza 1 Observatii: Corp1 cu temp T1 (ridicata), corp2 cu temp T2 (scazuta) Observatie: Caldura trece de la corp1 la corp2 Experimente Masuratori Faza 2 Q m Q t Q ? Faza 3 Concepte: Caldura Q Definitie/caracterizare Relatie: Q=mcT Modele: Sisteme termodinamice inchise si deschise Aplicatie: Motor termic Aplicatii: Cazan, schimbator de caldura Aplicatii: Instalatie frigorifica, pompa de caldura TERMOTEHNICA I CURS 7 2.CONCEPTE DE BAZ 2.1.Sistem termodinamic (STD), mediu ambiant (MA), interaciuni Cum poate fi caracterizat un Sistem Termodinamic (STD)? Definiie UnSistemTermodinamic(STD)reprezintundomeniuspaialmacroscopic,alctuitdintr-un numr finit de particule, aflate n interaciune i supus unei analize termodinamice. Definiie MediulAmbiant(MA)reprezintzonadinexteriorulsistemuluitermodinamicndiscuie, care interacioneaz cu acesta prin schimb de energie i/sau substana (mas). Interaciunile dezvoltate de ctre STD se mpart n dou clase: Interaciuniexterne:semanifestntreSTDMAprinschimbdeenergiei/sau substan; Interaciuni interne: se manifest n interiorul STD i pot fi [4]: -Schimb de energie i/sau substan ntre componentele STD (sub-sisteme); -Schimbare de structur a componentelor: Modificri de faz (schimbare a structurii de agregare); Modificri de structur chimic (reacii chimice). ntre STD i MA se gsete o zon-tampon, denumit grani. Definiie Graniele STD (limitele STD) reprezint suprafee reale sauimaginare, aflaten repaus sau micare relativ, care delimiteaz STD de MA i prin intermediul crora se manifest interaciunile externe ale STD. Observaie: Se consider c graniele STD nu au mas proprie i nu acumuleaz substan (mas) sau energie. Figura 1.6 STD, MA, interaciuni externe i interne TERMOTEHNICA I CURS 8 Exemple concrete de sisteme termodinamice: Un bloc de oel sau ghea; Ansamblul cilindru-piston; Ajutajul; Pompa, compresorul, ventilatorul; Turbina; Schimbtorul de cldur; Camera de ardere; Microcentrala termic; Boilerul pentru preparare ap cald de consum (a.c.c.); Instalaia de nclzire central; Instalaia de ventilare i condiionare a aerului; Instalaia frigorific; Pompa de cldur; Corpul uman etc. 2.2.Categorii de sisteme termodinamice Dup modurile de interaciune cumediul ambiant, sistemele termodinamice se pot clasifica n mai multe categorii [1], [2], [3], [4] .a. 2.2.1.STD nchis (STD/) Definiie Un STD nchis (STD/) este un STD care prezint ca interaciune extern doar schimbul de energie, uzual prin cldura Q i lucru mecanic L (pentru un STD simplu),fr a avea i schimb de substan (mas). Principalele caracteristici generale ale unui STD/ sunt urmtoarele: Graniele STD pot s-i modifice forma i poziia; Masa STD rmne constant, m=ct. (mas de control). Riguros,masadecontrolcorespundenoiuniideSTDnsensuluneianumitecantitide fluid a crei evoluie este urmrit. Exemplul 1 Unansamblucilindru-pistonninteriorulcruiaseaflungazceprimeteclduraQdin exterior. Ce se ntmpl atunci? Identificai STD/, MA i respectiv graniele STD. Figura 1.7 STD nchis [7] TERMOTEHNICA I CURS 9 Exemplul 2 Unrezervordefluidamplasatnexterior.Fluidul(lichid/gaz)prezintvariaiide temperatur datorate variaiilor de temperatur ale MA. De ce? Figura 1.8 STD nchis (rezervor) 2.2.2.STD Deschis (STD/D) Definiie UnSTDDeschis(STD/D)esteunSTDcareprezintcainteraciuniexternecuMAprin graniele STD schimbul de energie, uzual prin cldura Q i lucru mecanic L (pentru un STD simplu)i schimbul de substan (mas). Uzual n cazul STD/D se vorbete de un anumit volum de control (VC). Volumul de control poatecorespundeunuiconturgeometric,echivalentcamodelcuomaintermic,aparattermic, instalaie termic etc. n alte cazuri,volumulde control se referlavolumul defluid cuprinsntre graniele (reale sau imaginare) ale STD. Exemplul 1 Oturbinpusnmicareprindestindereavaporilordeap,careproducelucrumecanic destinat acionrii unui generator de energie electric. Identificai STD/D, MA i volumul de control. Figura 1.9 STD deschis (turbina) [7] TERMOTEHNICA I CURS 10 Exemplul 2 O poriune de conduct n interiorul creia se gsete un fluid n curgere. Figura 1.10 STD deschis (conduct) Cesentmplncazulapariieiunuiaccident,deexempluunocmecaniccareproduce fisurarea conductei? 2.2.3.STD Izolat (STD/Iz) Definiie Un STD Izolat (STD/Iz) este un STD cruia i lipsesc interaciunile externe cu MA, deci nu arenicischimbdeenergie(uzualprinclduraQilucrumecanicL)inicischimbdesubstan (mas) prin graniele STD. SistemeletermodinamiceizolatereprezintcazuriparticularealeSTD/.Explicaidece. Chiardaclipsescinteraciunileexterne,aceastanuexcludeexistenai/saumanifestareaaltor tipuri de interaciuni ale STD/Iz. Exemplul 1 Lada frigorific sau termosul. Ce interaciuni ale STD/Iz putei identifica? Figura 1.11 STD izolat (lad frigorific) Principaleletipurideinteraciunicaresepotmanifestasuntinteraciunileinterneianume pentru exemplul prezentat: Schimbul de energie sub form de cldur (Q) ntre fluidul din canete i ghea; Schimbul de structur prin modificarea strii de agregare a gheii (o parte se topete). Urmtoarele categorii de STD reprezint particularizri ale celor prezentate anterior. TERMOTEHNICA I CURS 11 2.2.4.STD adiabat Definiie UnSTDadiabat(STD/D)esteunSTDcarenuprezintschimbdeenergiesubformde clduraQcuMApringranieleSTD,darpoateschimbaenergiesubalteforme,deexempluprin lucru mecanic L. mpiedicareaschimbuluideenergiesubformdecldursepoatefaceprinaplicareaunei izolaii termice, considerat d.p.d.v. teoretic perfect. n realitate, practicnici o izolaie termic nu esteperfect,dupuntimpmailungsaumaiscurt,temperaturaSTDiaMAtinzndsse egalizeze. Exemple de sisteme termodinamice adiabate: Gazul dintr-un cilindru izolat termic; Ajutajul adiabatic, compresor adiabatic; Turbin izolat termic etc. Figura 1.12 STD adiabate [1] 2.2.5.STD rigid Definiie Un STD rigid este un STD care nu prezint schimb de energie sub form de lucru mecanic L cu MA prin graniele STD, dar poate schimba energie sub alte forme, de exemplu prin cldura Q. Figura 1.13 STD rigid [3] TERMOTEHNICA I CURS 12 Oricesistemtermodinamicestecaracterizatdeoanumitstare(v.2.3.1)iostructur. Termenul de structura poate avea unsenslargidiverse conotaii. D.p.v.d.cinetico-molecularsau statistic structura poate fi privit ca i structura materiei. Esteimportantcanproblemelepracticedetermodinamicsfiecunoscutstructura chimic a agentului termic care evolueaz ntr-o instalaie sau main termic [4]. Exemplu Un gaz perfect/ideal GP/I sufer o transformare izobar. Pentru a putea calcula mrimile de interes este important de precizat care este acel gaz: N2, O2, CO2 etc. Aerul dintr-un cilindru cu piston este constituit (aproximativ) din 79% N2 i 21% O2. Observaie:Pentruacestexemplu,noiuneadestructurrefercompoziiachimicaagentuluide lucru, iar n cazul aerului precizeaz i participaiile volumetrice ale componenilor. Dac se face referire la structura macroscopic a unui STD, acestea pot fi mprite n dou categorii [4]: a)STD omogen: -CompoziiachimiciproprietilefizicealeSTDsuntaceleaininteriorul granielor STD.; -Const ntr-o singur faz (dup GIBBS). Exemple uzuale: substane pure sau amestecuri de substane cu raport de amestecare constant. b)STD neomogen (eterogen): -Este compus din mai multe zone omogene diferite (mai multe faze); -Proprietile STD se pot schimba brusc la grania dintre faze. Exemplu:tamburulunuicazancareproducevaporisaturaiundesepoategsi simultanaceeaisubstan(H2O)attnfazagazoas(abur)catilichid(apa), avnd proprieti diferite, dei presiunea si temperatura sunt aceleai. [4] ntrebare Privindd.p.d.v.alinteraciunilorcuMA,ncaredintrecategoriilemenionatemaisusai ncadra urmtoarele corpuri / sisteme termodinamice: a)Motorul cu reacie; b)Planeta Terra; c)Universul cunoscut; d)Un radiator dintr-o instalaie de nclzire central. TERMOTEHNICA I CURS 13 2.3.Stare termodinamic. Mrimi i parametri de stare. Echilibru. Ecuaia de stare. 2.3.1.Stare termodinamic. Mrimi i parametri de stare Definiie O stare termodinamic reprezint o situaie n care se gsete la un moment dat un STD, caracterizat prin valorile unor mrimi reprezentative denumite proprieti termodinamice de stare. Definiie Parametrii de stare (PS) sunt mrimi fizice macroscopice, msurabile, care caracterizeaz starea unui sistem fizic (termodinamic) la un moment dat. Parametrii de stare(PS) reprezint o clas restrns aproprietilor termodinamice de stare (dup uniimrimi de stare), a cror calitate particular principal estefaptul c acetia sunt direct msurabili. D.p.d.v. matematic prezint un oarecare grad de independen [2]. Princonvenie,ntermodinamicatehnics-auadoptatcaparametridestareurmtoarele mrimi fizice: a)Presiunea p [Pa] (definete starea mecanic la perei); b)Volumul V [m3] (precizeaz starea geometric); c)Temperatura T [K] sau t [C] (definete starea termic). ntrebare Precizai care sunt instrumentele utilizate lamsurarea celor trei PS de mai sus. Completai enumerarea anterioar. Definiie Mrimile de stare (MS) sunt acele mrimi fizice care definesc starea unui STD la un moment dat i ale cror valori pot fi determinate n general pe baza cunoaterii valorilor parametrilor de stare. Exemple de mrimi termodinamice de stare: Energia intern U [J]; Entalpia IH [J]; Entropia S [J/K]; Energia liber F [J]; Entalpia liber G [J]; Exergia Ex [J]; Anergia A [J] etc. DeosebireaesenialntrePSirestulmrimilordestareestefaptulcaprimiisuntdirect msurabili, pe cnd MS exemplificate mai sus nu sunt. Nu exist un instrument pentru determinarea directaenergieiinterne,entalpieisauentropiei,darvalorileacestorapotficalculatedup cunoaterea valorilor PS. Exemple Variaia de energieintern U12 a unui gaz perfect/ideal (GP/I) ntr-o transformareizocor (V=ct.) se poate determina cu relaia (1.1): [J]12 1 2 12T c m U U Uvm A = = A (1.1) TERMOTEHNICA I CURS 14 Entalpia I sau H este definit prin relaia (1.2): [J] V p U H I + = (1.2) VariaiadeentropieS12aunuicorpsolid/lichidntr-otransformaredelatemperatura iniial T1 la temperatura final T2 se poate determina cu relaia (1.3): ((

= = AKJ ln121 2 12TTc m S S Sm(1.3) nfunciedesituaieidescopulurmrit,pentrucalcululunormrimicesedorescafi determinate,potfiluatenconsiderareialtemrimifizicecarecaracterizeazstareaunuisistem termodinamiclaunmomentdat:vitezaw(precizeazstareademicaremecanicextern), concentraiac(precizeazstareachimic),densitatea,viscozitateadinamic,viscozitatea cinematic .a. UnexempluconcretestedeterminareavariaieienergieicineticeEc12pentrucareeste necesar cunoaterea valorilor vitezelor w1 i w2: [J]2 221221 2 12w m w mE E Ec c c= = A (1.4) Proprietile termodinamice de stare (mrimile de stare, inclusiv PS) pot fi mprite n: a)Mrimifiziceextensive:depinddirectdeextindereasistemuluitermodinamic (practic sunt proporionale cu masa acestuia); Exempleuzuale:VolumulV,energiainternU,energiacineticEc,energia potenial Ep, entalpia IH, entropia S etc. b)Mrimifiziceintensive:suntnativindependentedeextindereasistemului termodinamic (practic nu depind de masa acestuia). Exemple reprezentative: presiunea p i temperatura T sau t. Exemplul 1 Un bloc avnd iniial temperatura T i masa m este mprit n dou jumti de mase egale mA=mB=m/2. Ce se ntmpl cu temperaturile TA, TB ale celor dou mase? Figura 1.14 Blocuri de mase egale Exemplul 2 Unbalonncaresegseteiniialomasmdegazperfect/idealavndPSp,V,Teste mpritndoubaloanemaimicidemaseegalemA=mB=m/2.Cesentmplcupresiunea respectiv temperatura gazului n cele dou baloane mai mici? Dar cu volumul gazului din acestea? m T mA=m/2 TA mB=m/2 TB TERMOTEHNICA I CURS 15 Figura 1.15 Baloane de mase egale Deci, o mrime extensiv este dat de suma valorilor corespunztoare prilor din care este constituit sistemul, relaia (1.5). ==NrPartijj extensivaMS MS1(1.5) Definiie Mrimile specifice sunt acele mrimi fizice intensive care rezult din mprirea mrimilor extensive corespunztoare la o anumit referin (uzual masa sistemului). Exemple: Volumul specific v=V/m [m3/kg]; Energia specific (cinetic, potenial) e=E/m [J/kg]; Energia intern specific u=U/m [J/kg]; Lucru mecanic specific l=L/m [J/kg]; Entalpia specific i=I/m sau h=H/m [J/kg] etc. Exist convenia ca parametriidestare extensivisfienotai culiteremari (e.g. V, E, I, S etc.) iar parametrii intensivi cu litere mici (e.g. p, v, u, i, h, s etc.), cu excepia temperaturii absolute (temperatura termodinamic) notat T [7]. Observaie: Exist i anumite mrimi denumite specifice care nu se supun definiiei de mai sus. Un exemplu concret este cldura specific c (v. discuia de la clduri specifice)! 2.3.2.Echilibrul termodinamic. Echilibrul intern Echilibrul n general reprezint o stare aparte a unui STD n care nu se nregistreaz variaii ale parametrilor de stare PS (mai corect spus, a proprietilor termodinamice de stare). Definiie Echilibrul termodinamic reprezint o stare a unui STD, presupus izolat de aciunile energetice ale MA, stare n care valorile PS nu variaz. Echilibrul termodinamic are n general mai multe componente i implic realizarea integral sau parial a mai multor tipuri distincte de echilibru. Care sunt acestea? Exemplul 1 Fieuncilindru(izolatfadeaciunileMA)ncaresegseteungazlocalizatndou compartimentedistincteAiB,separateprintr-unpistoncaresepoatedeplasafrfrecare.Dac presiuneancompartimentulAestemaimicdectpresiuneadincompartimentulB,pATB ce se ntmpl? Figura 1.17 Echilibru termic Are loc un transfer de energie sub form de cldur pn cnd valorile temperaturilor n cele dou compartimente seegalizeaz TA=TB. n acest caz se realizeazechilibrultermic (ET) (v. i 3.2). Exemplul 3 Fie dou substane care nu intr n reacie chimic una cu cealalt. n acest caz se realizeaz echilibrul chimic (ECh). Decingeneral,echilibrultermodinamicimplicrealizareaechilibruluimecanic,a echilibrului termic i a echilibrului chimic. ECh ET EM ETD + + = (1.6) EchilibrultermodinamictrebuiedeosebitdeechilibrulinternalSTD.Echilibrulinternse stabilete ntotdeauna dup un anumit interval de timp de la ncetarea aciunilor energetice ale MA (v.interaciuniexternealeSTD)iaparecaurmareaschimbuluideenergientreelementele componente ale STD [1] (v. interaciuni interne ale STD). Restabilireaechilibruluiinternsenumeterelaxare,iartimpulncaresedesfoaracest proces timp de relaxare [2] (v. i 3.1). Laechilibrutermodinamicnuaparniciunfeldeschimbrilascarmacroscopicn interiorul STD sau la graniele acestuia [7]. TERMOTEHNICA I CURS 17 2.3.3.Relaia lui GIBBS. Ecuaia caracteristic de stare Numruldeparametridestare,intensivi,independeni,NPSiinecesaripentruacaracteriza starea unui STD este dat de relaia lui GIBBS (1.7): 2 + = NF NC NPSii(1.7) unde: -NC Numrul componentelor sistemului; -NF Numrul fazelor de echilibru. Exemplul 1 Un STD simplu este omogen i izotrop. Ci PS intensivi, independeni sunt necesari pentru a caracteriza o stare a STD? Rezolvare: STD este simplu NC=1 STD este omogen NF=1 (faz solid, lichid sau gazoas) Conform relaia lui GIBBS (1.7) NPSii=1-1+2 NPSii =2 Exemplul 2 UnSTDsimpluestecompusdindoufaze(bifazic,e.g.apivaporideap).CiPS intensivi, independeni exist pentru a caracteriza o stare a STD? Rezolvare: STD este simplu NC=1 STD este bifazic NF=2 (lichid + gazoas) Conform relaia lui GIBBS (1.7) NPSii=1-2+2 NPSii =1 Cu alte cuvinte, pentru un STD simplui omogen(e.g. gazul perfect/idealGP/I) existdoi PS intensivi, independeni care pot caracteriza o stare a STD. Deoarece n termodinamica tehnic s-a adoptat un set de trei PS (p, V, T) rezult c exist o relaie implicit ntre acetia. Aceasta relaie se numete ecuaia caracteristic de stare i pentru un sistem de masa m cunoscut poate fi pus sub forma generic (1.8): 0 ) , , , (1= T V p m F (1.8) iar pentru o mas m=1 kg de substan exprimat de relaia (1.9): 0 ) , , (2= T v p F (1.9) unde volumul specific v=V/m [m3/kg]. Exemplul 1 Ecuaiadestareagazulperfect/idealGP/Ipoatefiexprimatprinrelaia(1.10),pentruo mas m=1 kg prin relaia (1.11), iar n form diferenial prin relaia (1.12). T R m V p = (1.10) T R v p = (1.11) TERMOTEHNICA I CURS 18 1 =|.|

\|cc||.|

\|cc|.|

\|ccpvTTvpTvp(1.12) unde: -p Presiunea absolut a gazului [Pa]; -V Volumul gazului [m3]; -m masa gazului [kg]; -R Constanta caracteristic a gazului [J/kgK]; -T Temperatura absolut a gazului [K]; -v volumul specific v=V/m [m3/kg]. Reprezentareagraficarelaiei(1.11)pentrugazulperfect/idealGP/Inspaiul tridimensionalp-v-Tgenereazosuprafadestareavndformareprezentatnfigura1.18(v.i cursul Proprietile termodinamice ale substanelor pure). Figura 1.18 Suprafaa de stare p-v-T pentru GP/I [7] Exemplul 2 CeamaisimplecuaiedestareagazuluirealGR(ecuaiaVanderWAALS)estedatde relaia (1.13) [1], [10], [3]: ( ) T R b vvap = |.|

\|+2(1.13) unde: -a, b - constante specifice unui anumit gaz real, care depind de valorile parametrilor critici ai acestuia pcr i vcr din relaia (1.14) i au urmtoarele semnificaii: oa/v2 Presiunea de coeziune a gazului real [Nm4/kg2]; ob Volumul propriu al moleculelor gazului real (covolumul) [m3/kg]. crcr cr crcr crTv pRvb v p a = = =38

332(1.14) TERMOTEHNICA I CURS 19 Exemplul 3 Alte dou ecuaii de stare ale gazului real [1], [10], [3]: -Ecuaia REDLICH-KWONG relaia (1.15) cu constantele a i b din relaiile (1.16): ( )( ) T R b vT b v vap = ||.|

\| + +5 . 0(1.15) unde ((

=((

=kgm 08664 . 0 ;K m42748 . 03 0.5 5 5 . 2 22crcrcrcrpT Rbs kg pT Ra (1.16) -Ecuaia BEATTIE-BRIDGEMAN relaia (1.17) |.|

\| |.|

\| ((

|.|

\| + = vaAT vcvbB v T R v p 1 1 10302(1.17) cu valorile constantelor A0, B0, a, b i c indicate n literatura de specialitate [1], [3]. 2.4.Proces termodinamic. Transformare de stare. Clasificri Definiie Procesul termodinamic (PTD) reprezint ansamblul (totalitatea) interaciunilor externe i interne ale STD care determin extragerea acestuia din starea de echilibru termodinamic, adic conduc la o variaie a parametrilor de stare extensivi (volumul) i intensivi (presiunea, temperatura). Exemple Modificarea poziiei granielor STD: variaie de volum V; ModificareastructuriiSTDprinschimbareafazei(striideagregare):e.g.vaporizare, condensare; Modificareamicriiinterne:variaiaenergieicineticeEcamoleculeloraflaten agitaie termic; Modificarea micrii externe: variaia vitezei w a gazului la trecerea printr-un ajutaj etc. Figura 1.19 Definiia procesului termodinamic [5] Definiie Transformarea de stare (TS) reprezint trecerea unui STD dintr-o stare de echilibru termodinamic n alt stare de echilibru, prin parcurgerea unor stri intermediare caracterizate prin anumite valori ale parametrilor de stare PS. TERMOTEHNICA I CURS 20 Cu alte cuvinte, ntre o transformare de stare i procesul termodinamic exista oclar relaie efect - cauz. Datorit unor diverse modaliti de exprimare a autorilor i a unor traduceri din literatura de specialitate strin, n prezent de multe ori se punesemnul de egalitate ntre Proces Termodinamic iTransformaredeStare.Astfel,sevorbetedeunanumittipdePTD,darsesubnelegeprin aceasta practic o anumit transformare de stare. Exemplu Se face referin la un PTD izobar, dar se subnelege prin aceasta o TS izobar (p=ct.). Se vorbete de un PTD izoterm, dar se subnelege prin aceasta o TS izoterm (T=ct.). TS/PTDpotficlasificatedupmaimultecriterii.Treidincelemaiimportantesunt prezentate n continuare. 1.Dup viteza de desfurare a TS, aceasta poate fi: 1.1. TS Cvasistatic (echilibrat); Definiie TS care are loc cu o vitez infinit mic de desfurare, datorit variaiei infinit mici a PS, STD trecnd prin stri intermediare de echilibru. Exemplu Un gaz perfect/idealGP/Intr-o transformare destare izoterm(destindereizoterm)T=ct. (pV=ct., legea BOYLE-MARIOTTE) Figura 1.20 Destindere izoterm, proces cvasistatic 1.2. TS Nestatic (neechilibrat, dinamic). Definiie TS care are loc cu o vitez finit desfurare, datorit variaiei finite a PS, STD trecnd prin stri intermediare fr echilibru. Explicaie DatoritvitezeifinitededesfurareaTSiavariaieifiniteaPS,apareodistribuie neuniformavalorilormrimilordestareninteriorulSTD.Pncndacesteanuiegalizeaz valorile, STD rmne n afara strii de echilibru! Vitezafinit de desfurare a TS nestaticemai are ca efect o disipare (pierdere) de energie spre MA, genernd un caracter de ireversibilitate a TS (v. i urmtoarea clasificare). TERMOTEHNICA I CURS 21 Figura 1.21 Destindere izoterm, proces nestatic 2.Dup modul de parcurgere a TS, aceasta poate fi: 2.1. TS Reversibil; Definiie TS care poate fi parcurs de STD n ambele sensuri, trecnd prin aceleai stri intermediare de echilibru, fr a lsa nici o modificare n MA. 2.2. TS Ireversibil. Definiie TS care nu poate fi parcurs de STD n ambele sensuri, astfel nct STD s treac prin aceleai stri intermediare de echilibru, deci fr a lsa nici o modificare n MA. PentrucaoTSsfiereversibilestenecesarcaaceastasfieicvasistatic.Explicai motivul.Reciprocanuesteadevrat,unfenomencvasistaticpoatefiiireversibil.Daiun exemplu.Cauzaceamaifrecventaireversibilitiioconstituiefrecarea(v.icursulProcese reversibile i ireversibile. Entropia.). 3.Dup poziia relativ a strii finale fa de starea iniial, PTD pot fi [2]: 3.1. PTD nchise Stareafinalcoincidecustareainiial.Proceselenchisecareserepetperiodicse numesc cicluri; 3.2. PTD Deschise Starea final este diferit de starea iniial. Exerciii 1.O minge de tenis avnd masa m=100 g se deplaseaz cu o vitez w=90 km/h. Care este energia cinetic Ec a acesteia? Ce anume descrie Ec: o proprietate extensiv, intensiv sau o TS? J 25 . 3123600100090 1 . 0222=|.|

\| ==smkgw mEc(1.18) 2.Oanvelopdeautoturismesteumflatcuaerdelapresiuneainiialp1egalcupresiunea atmosferic i temperatura t1=20C la o presiune final p2=2.3 bar i o temperatur t2=30C. Ce anume descrie fraza anterioar: o proprietate extensiv, intensiv sau o TS? TERMOTEHNICA I CURS 22 2.5.Exemplu de analiz a unor evoluii ntr-un cilindru care conine un gaz perfect/idealde deplaseaz fr frecare un piston. n starea iniialpresiuneaexercitatdepistonasupragazuluiesteegalcupresiuneaatmosferic p1=patm. Pe piston se aeaz o mas m astfel nct presiunea exterioar devine p2=2p1 i n noua poziiedeechilibruV2=V1/2.Apoi,prinscoatereamaseimevoluiaarelocnsensinvers. Considerndcprocesultermodinamic(corect,transformareadestare)areloclatemperatur constant T=ct., analizai evoluiile gazului (dup [6]). Rezolvare: Schematizarea proceselor Figura 1.22 Comprimare i destindere izoterm, procese ?? Identificarea STD (nchis, deschis, izolat etc.), a granielor i a MA. n starea iniial la nivelul 1, exist un echilibru ntre STD/ i MA, deoarece valorile PS nu variaz. === =..11ct Vct Tp p pe atm(1.19) Prinadugareamaseimsecreeazundezechilibru,iarpistonulcoboarpnlanivelul2,cnd p2=2p1. Figura 1.23 Echilibrul forelor pe piston Cu ce poate fi identificat adugarea masei? Ce modificare apare n MA? TERMOTEHNICA I CURS 23 Izolnd pistonul i scriind echilibrul forelor pe piston avem: AGp pA p G A pF G F+ = = + = +1 22 12 1(1.20) ntotacestproces(coborreapistonului),presiuneaininteriorpiestetottimpulmaimicdect presiunea in exterior pe, pn cnd pistonul atinge nivelul 2 (pipe. Observaieimportant:ModificareaaprutnMApoatefianulatnumaidacsecheltuieteun lucru mecanic L de ridicare a masei m prin aciune din exterior! Figura 1.24 Evoluia proceselor studiate Deci procesele evolueaz pe urmtoarele ci: Comprimare -1 1 Mrire brusc a presiunii sub aciunea masei adugate; -1 2 Micorarea volumului de la V1 la V2=V1/2. Destindere -2 2 Variaie brusc de presiune prin scoaterea masei; -2 1 Creterea volumului de la V2 la V1. Dac se exprimlucrulmecanic de comprimare (efectuat de ctre forele exterioare) Lcomp, lucrulmecanicdedestindere(efectuatdesistem)Ldestilucrulmecanictotal(sumaalgebrica primelor dou) prin relaiile (1.21), se constat c acesta este negativ L=-0.5p1V1 (deci se consum lucru mecanic din exterior). TERMOTEHNICA I CURS 24 ( )( )2 22 2221 1 1 11 11 1 11 1 2 1 11 1 111 1 2 2V p V pV p L LV p VV p V V p LV p VVp V V p Ldest compdestcomp = + = += |.|

\| = = = |.|

\| = =(1.21) Ce fel de evoluii (transformri de stare) au fost urmrite? Cvasistatice / Nestatice? Reversibile / Ireversibile? Pot fi mbuntite aceste transformri? Da.PrinmprireamaseimndoumaseegalemA=mB=m/2iplasareasuccesiva acestora evoluiile devin: -1-1 + 1-1 + 1-2 + 2-2 comprimare; -2-2 + 2-1 + 1-1 + 1-1 destindere. Figura 1.25 Evoluii mbuntite Ce fel de evoluii sunt acestea? Cvasistatice / Nestatice? Reversibile / Ireversibile? Cnd procesele ar putea s devin reversibile (vezi figura 1.20 i figura 1.21)? TERMOTEHNICA I CURS 25 3.PRINCIPIUL 0 AL TERMODINAMICII. TEMPERATURA 3.1.Postulatele Termodinamicii Bazaaxiomaticatermodinamiciiesteconstituitfundamentaldintrei*principiiidou postulatecaregeneralizeazobservaiilanivelmacroscopicasupracomportriisistemelor termodinamice i sunt acceptate fr demonstraie [2], [3]. *Principiul al III-lea al termodinamicii nu este acceptat unanim de ctre toi termodinamicienii ca un veritabil principiu (comparat cu Principiul 0, I i II a termodinamicii) fiind denumit uneori numai teorema termic a lui NERST, referitoare la proprietile sistemelor aflate la temperaturi foarte sczute [5]. Postulatul 1 (BOLTZMANN) UnSTDizolat(STD/Iz)ajungentotdeaunanstaredeechilibruintern,dupunanumit interval de timp i nu poate iei niciodat de la sine din aceast stare. Postulatul 1 are n vedere doar STD/Iz i poate fi aplicat numai la corpuri sau sisteme finite. DupunanumitintervaldetimpdelancetareainteraciunilorcuMA,interaciunileinterneale STD vor aduce STD n stare de echilibru intern. Acestprocesderestabilireaechilibruluiinternsenumeterelaxare,iartimpulncarese desfoar timp de relaxare (v. i 2.3.2). Rolul important al Postulatului 1 este de a introduce mrimile fizice care definesc starea de echilibru cafuncii de stare (PS i MS). Acestea admit o diferenial total exact, iar definirea lor n afara strii de echilibru nu are sens [2], [3]. Pentru o funcie de dou variabile F=F(x,y) se pot scrie relaiile (1.22): } }= =c c c=c c ccc+ cc=211 22 20 dF ; F F dFFx yFy xdy Fydx FxdF(1.22) Postulatul 2 (formularea 1) Mrimile destareinterne (parametriiinterni) aleunui STD aflatn echilibru termodinamic depind de energia STD i de parametrii externi. Avnd n vedere faptul c energia intern U i echilibrul intern al STD depind de parametrul temperatur T, postulatul 2 mai poate fi reformulat astfel: Postulatul 2 (formularea 2) Mrimile destareinterne (parametriiinterni) aleunui STD aflatn echilibru termodinamic sunt funcie numai de temperatur i de parametrii externi. ) , (STD STDPE T F PI = (1.23) TERMOTEHNICA I CURS 26 Postulatul2caracterizeazinterdependenantreschimbuldeenergiealSTDcuMAi parametrii de stare, precum i legtura direct ntre temperatur i starea de agitaie termic la nivel molecular a STD. Dacparametriiexternisuntconstani,PESTD=ct.,atuncienergiainternUesteofuncie numai de temperatur i reciproc, proprietate util la construcia termometrelor [2] i 3.4.1. ) ( T sau) (2 1U F T F U = = (1.24) 3.2.Principiul 0 al Termodinamicii FiedousistemetermodinamiceAiB,fiecareaflateindependentnstaredeechilibru intern.CeledouSTDsuntpusencontactunulcucellaltprintr-unperetediaterm*,amndou fiind izolate de aciunile MA, folosind n acest scop o izolaie adiabat (figura 1.26) [5]. Figura 1.26 Echilibru termic [5] *Peretele diaterm este un perete ideal care mpiedic schimbul de mas i interaciunile de natur mecanic, electric sau magnetic. n mod obinuit, iniial cele dou sisteme sunt n stri diferite, iar STD rezultant [A+B] se va aflantr-ostaredeneechilibru.Experimental,acestlucruestepusnevidentprinmsurarea presiunilorpAipBnceledousubsistemeAiB.Acesteanregistreazovariaieavalorilor msurate, care la un moment dat se stabilizeaz dup un timp de relaxare. Deoareceperetelediatermmpiedicaltetipurideinteraciuni,trecereasistemuluicompus [A+B]ctrestareadeechilibru(ostarenouattpentruActipentruBnraportcustrilelor iniiale)sefaceprininteraciunetermic.Aceastamaiestedenumitschimbdecldur(corect schimb de energie sub form de cldur) sau transmitere/transmisie a cldurii, iar echilibrul stabilit se numete echilibru termic. Observaie: Presiunile pA i pB, respectiv volumele specifice vA i vB din cele dou subsisteme A i B nu sunt independente unele de altele, ci fiecare sunt funcie de celelalte trei mrimi. Dependena acestora poate fi pus sub o form funcional de tipul (1.25) (v. i ecuaia de stare 2.3.3). 0 ) , ; , (,=B B A A B Av p v p F (1.25) FietreisistemetermodinamiceA,BiC,fiecareaflateindependentnstaredeechilibru intern.SistemeleAiBsuntseparateprintr-unpereteadiabat*,darfiecaredintreeleseafln contact cu sistemul C printr-un perete diaterm. ntreg ansamblul se consider izolat de aciunile MA printr-o izolaie adiabat (figura 1.27) [5]. TERMOTEHNICA I CURS 27 *Peretele adiabat este un perete ideal care mpiedic schimbul de mas i interaciunile de natur termic. Deci ntre sistemele Ai B este mpiedicat transmiterea energiei sub form de cldur, care n schimb poate avea loc ntre sistemele A i C pe de o parte, respectiv sistemele B i C pe de alt parte. Ce se ntmpl? Figura 1.27 Punerea n eviden a Principiului 0 al Termodinamicii Dupuntimp,celedousistemeAiBvoratingeechilibrultermiccucelde-altreilea sistemC.Dacnloculpereteluiadiabat,ntreceledousistemeAiBseamplaseazunperete diaterm, nu se nregistreaz nici o modificare n starea acestora. Maimult dect att, dac echilibrul termic se realizeazsuccesiv,ntre sistemeleA iC i apoi ntre sistemele B i C, atunci cnd ntre A i B se amplaseaz peretele diaterm, se constat ca sunt n echilibru termic ntre ele. Principiul 0 al Termodinamicii (MAXWELL, 1891)* Dou sisteme aflate n echilibru termic cu un al treilea sistem, simultan sau succesiv, se afl n echilibru termic ntre ele. *Principiul 0 al termodinamicii poart acest nume deoarece a fost enunat dup se stabiliser anterior Principiul I i Principiul II al Termodinamicii n formularea lui R. CLAUSIUS din 1850 [5]. RolulimportantalPrincipiului0alTermodinamiciiestedeaintroducenoiuneade temperatur empiric. 3.3.Temperatura CelegturexistntrePrincipiului0alTermodinamiciiitemperatur?Cumanumeeste definit temperatura? Se consider echilibrul termic ntre dou sisteme A i B. Presiunea i volumul specific pB i vBsemeninconstante,iarpresiuneaivolumulspecificpAivAsemodificcorespunztor,dar astfel nct sistemele A i B rmn n echilibru. Folosind (1.25) se obine o legtur ntre pA i vA, denumit izoterma a1, cu proprietatea de a fi locul geometric al tuturor punctelor din plan n care strile sistemului A se afl n echilibru termic cu o stare dat a sistemului B e.g. (pB, vB). TERMOTEHNICA I CURS 28 Figura 1.28 Curbe izoterme n sistemele A i B [5] Figura 1.29 Modalitate experimental de realizare a curbelor izoterme n sistemul A [5] Aplicnd Principiul 0al Termodinamicii, dacsenlocuiete sistemul Bcu un alt sistemC (cu proprieti diferite), care este n echilibru termic cu sistemul B, atunci orice stare a sistemului A de pe izoterma a1 se afl n echilibru termic cu sistemul C. Deci, izotermele sistemului A nu pot s depind de proprietile sistemului B sau C ci numai de proprietile sistemului A. Pentru o alt stare dat a sistemului B e.g. (pB, vB), se obine o alt izoterm a sistemului Anotata2.a.m.d.,nfinalrezultndofamiliedeizotermecanfigura1.28.Similarsepoate obine o familie de izoterme pentru sistemul B notate b1, b2, b3 etc. Din Principiul 0 al Termodinamicii, strile de pe izoterma a1 a sistemului A sunt n echilibru termiccustriledepeizotermab1asistemuluiB,rezultatvalabilipentrucelelalteizotermeale familiilor sau pentru alte sisteme C, D .a. (izoterme corespondente [5]). Se poate spune atunci c nsui sistemele care se afl n aceste stri au o proprietate special, care garanteaz faptul c sistemele sunt n echilibru termic. Care este aceast proprietate? TERMOTEHNICA I CURS 29 Definiia 1 [5] Temperatura unui sistem este o proprietate care determin dac un sistem se afl sau nu n echilibru termic cu alte sisteme. Dac fiecrei izoterme a sistemului A i se atribuie valoarea unei mrimi T, atunci aceasta va fi o funcie de presiunea i volumul specific ale sistemului A (1.26) ) , (A A Av p T T = (1.26) MrimeaTestedenumittemperatur,depindedeproprietilesistemuluiA,fiindo mrime de stare. Mai mult dect att, este o mrime de stare intensiv, deoarece nu depinde de masa sistemului, avnd aceeai valoare n interiorul unui STD omogen aflat n echilibru termic. Definiia 2 Temperatura reprezint un parametru de stare intensiv, utilizat pentru aprecierea nivelului energiei interne a unui corp/sistem n raport cu alte corpuri/sisteme. Observaie:nmomentulncares-astabilitpentrusistemulAofunciedetemperaturprintr-o relaiedetipul(1.26),numaipoatefistabilitpentruunaltsistemBoalttemperaturarbitrar. De ce? Deoarece de fiecare dat cnd ntre sistemul A isistemul B exist echilibru termic, trebuie ca temperatura sistemului B s fie aceeai cu temperatura sistemului A. 3.4.Msurarea temperaturilor. Scri de temperatur 3.4.1.Termometrul Temperaturasemsoarcuajutorulunuiinstrumentdenumittermometru.Pebaza Principiului0alTermodinamicii,dousistemeauaceeaitemperaturdacindicaiileaceluiai termometru sunt egale pentru ambele sisteme. La ora actual exist o mare varietate de termometre, care au n comun faptul c determin temperaturabazndu-sepevariaiauneiproprieticuacestparametrudestareintensiv. Proprietile pot fi de natura mecanic, electric, magnetic, optic sau acustic [3]. Dup tipul proprietilor mecanice, se pot ntlni [3]: Termometrul volumetric - Variaia volumului la presiune constant p=ct; Termometrul manometric - Variaia presiunii la volum constant V=ct; Termometrul cu vapori - Variaia presiunii vaporilor saturai care se afl n echilibru cu lichidul termometric; Termometrulelectromecanic-Variaiafrecveneiderezonanaunuicristalde cuar. Dup tipul proprietilor electrice i magnetice, se pot ntlni: Termometrul cu rezisten - Variaia rezistenei electrice cu temperatura; Termocuplu - Variaia tensiunii electromotoare; Termometrul magnetic - Variaia susceptibilitii magnetice. Dup tipul proprietilor optice i acustice, se pot ntlni: Pirometru optic - Variaia puterii de emisie a unui corp termometric; Termometrul acustic - Variaia vitezei sunetului la trecerea prin corpul termometric. TERMOTEHNICA I CURS 30 Figura 1.30 Termometru cu gaz la volum constant [5] Figura 1.31 Termometru cu rezisten electric [5] Figura 1.32 Termocuplu conectat cu un compensator poteniometric [5] TERMOTEHNICA I CURS 31 3.4.2.Scri de temperatur TemperaturacamrimedestareintroduspebazaPrincipiului0alTermodinamiciiesteo temperatura empiric (practic), care se msoar pe scrile de temperatur empirice. Caracteristicacestoraestefaptulcdepindnmoddirectdenaturacorpuluitermometric utilizatpentrudeterminareatemperaturii:mercur,alcool,heliu,hidrogen,azot,rezistendin platin, termocuplu etc. O scar de temperatur empiric de succes trebuie s fie definit prin: Punctefiziceuordereprodusnpractic,catemperaturidebaz(uzualpunctede solidificare sau vaporizare ale unor substane pure*; Orelaieclarisimplntretemperaturivaloareaproprietiifiziceacreivariaie este urmrit. *(v. i cursul Proprietile termodinamice ale substanelor pure). Scrile empirice de temperatur cele mai utilizate n prezent sunt scara CELSIUS (1744)cu unitatea [C] n S.I. i respectiv scaraFAHRENHEIT (1720) cu unitatea [F] n sistemul de uniti anglo-saxon(S.U.A,Anglia,Canada,Australiaetc.).Ambelescriaucapunctecaracteristice importante: Punctul de topire al gheii (punctul dengheal apei)marcat cu 0Cnscara Celsiusi 32F n scara Fahrenheit; Punctuldevaporizare(fierbere)alapeimarcatcu100CnscaraCelsiusi212Fn scara Fahrenheit (la presiunea p=1 atm=101325 Pa); Punctultriplu*alapei(solid+lichid+vapori)consideratcasingurpunctfixdin1954, temperatura avnd valoarea 0.01C (273.16 K) [5]. *(v. i cursul Proprietile termodinamice ale substanelor pure). Pe lng acestea sunt utilizate dou scri de temperatur absolute: scara KELVIN (1848) cu unitatea[K]nS.I.iscaraRANKINEcuunitatea[R]nsistemuldeunitianglo-saxon. Temperaturaabsolut,notatTestetemperaturatermodinamicintroduspeconsiderente energetice de ctre Principiul II al Termodinamicii [2]. Scrile absolute de temperatur prezint urmtoarele caracteristici: Nu depind de natura corpului termometric utilizat; Coincidcuscaradetemperaturagazuluiperfect/ideal(ndomeniulncaresepoate folosi termometrul cu gaz ideal, pn la 1K [5]); Valorile de temperatur sunt aceleai, indiferent pe ce baz au fost determinate; Temperaturileauvaloripozitive;ceamaijoastemperaturteoreticarevaloarea0K (temperatura de zero absolut). Celemaiimportanterelaiidelegturntretemperaturilemsuratepediversescride temperatur sunt (1.27)-(1.29), iar relaiile ntre gradele de temperatur (1.30): || ; 15 . 273 ] [ + = C t K To(1.27) | | ; 0 . 32 ] [ 8 . 1 + = C t F to o(1.28) | | ; 67 . 459 ] [ + = F t R To o(1.29) R K F C F R C Ko o o o o o = = = = 8 . 1 1; 8 . 1 1 ; 1 1; 1 1 (1.30) TERMOTEHNICA I CURS 32 Figura 1.33 Corespondena ntre diversele scri de temperatur [5] Exerciiu 1.DeterminaitemperaturanCcorespunztoarevalorilort1=0Fit2=96F.Cumpotfi interpretate valorile obinute? Din relaia (1.28) | |8 . 10 . 32] [=F tC too(1.31) CFtCFtoooo55 . 358 . 10 . 32 9677 . 178 . 10 . 32 021== ==(1.32) Temperaturat1=-17.7Ccorespundepunctuluidenghealunuiamestecrefrigerant,iar t2=35.5C corespunde aproximativ temperaturii normale a unui corp uman sntos [5]. TERMOTEHNICA I CURS 33 Referine bibliografice 1.Cengel, Y.A., Boles, M.A., Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th edition, ISBN 0-073-10768-9, McGraw-Hill, Inc., 2005. 2.Leonchescu, N., Termotehnic, E.D.P., Bucureti, 1981. 3.Oprioiu, A., Termotehnic i Aparate Termice - Termodinamica tehnic, Lit. U.T.C-N., 1992. 4.Petrescu, S., Petrescu, V., Metode i modele n termodinamica tehnic, Editura Tehnic, Bucureti, 1988. 5.Petrescu, S., Petrescu, V., Principiile termodinamicii, Editura Tehnic, Bucureti, 1983. 6.Pimsner, V., Vasilescu, C. A., Petcovici, A., Termodinamica tehnic culegere de probleme, E.D.P, Bucureti, 1982. 7.andru, E. .a., Termotehnic i aparate termice, EDP, Bucureti, 1982.