شاه کلید نکات
شاه کلید سوال
![[شاه کلید مای درس] | معادله حالت، فرآیند های ترمودینامیک](https://dl.my-dars.com/upload/image/01 (9)1720654410.jpg)
شاخه ای از علم فیزیک که رابطه بین گرما و کار تبدیل گرما به کار مکانیکی را مورد مطالعه قرار می دهد، ترمودینامیک نام دارد.
ماده خاصی که معمولا به شکل گاز یا مایع است و با محیط پیرامون خود مبادله گرما و کار می کند و در فرآیند های ترمودینامیکی شرکت می کند، دستگاه می گوییم.
اجسام پیرامون دستگاه را که می توانند با آن تبادل انرژی داشته باشند، محیط می نامیم.
مثال
در این مثال گاز درون سیلندر، دستگاه نامیده می شود. پیستون، سیلندر و مکانی که سیلندر در آن واقع است، محیط نامیده می شوند.
کمیت هایی که وضعیت ماده را در مقیاس بزرگ توصیف می کنند بدون آنکه درگیر جزئیات رفتار تک تک مولکول های گاز شود.
مانند فشار، حجم، دما، گرما، گرمای ویژه و ... .
کمیت هایی که به جزئیات رفتار تک تک مولکول ها مربوط می شوند.
مانند: سرعت، مکان، انرژی جنبشی، شتاب نیروی بین ذرات و ....
کمیت های ماکروسکوپی مانند فشار، دمای مطلق و حجم که حالت تعادل با آن ها توصیف می شوند، متغیر های ترمودینامیکی نامیده می شوند.
1 دستگاه موقعی در حالت تعادل ترمودینامیکی است که متغیر های ترمودینامیکی آن به طور خود به خودی تغییر نکند.
2 متغیر های ترمودینامیکی از یکدیگر مستقل نیستند.
متغیر های ترمودینامیکی گاز (دما، فشار و حجم) مقدار های ثابت و مشخصی دارند و به طور خود به خود تغییر نمی کنند.
در تمام متغیر های ترمودینامیکی (دما، فشار و حجم) یکسان نباشد و حالت گاز ثابت و پایدار نباشد.
معادله حالت
رابطه ی بین متغیر های ترمودینامیکی، معادله ی حالت دستگاه نامیده می شود.
(رابطه بین سه کمیت P، V و T)
اگر گاز آرمانی (کامل) باشد، معادله حالت آن ساده و مستقل از نوع گاز است و با قانون گاز کامل معادله \(PV = nRT\) داده می شود.
1 برای نمایش حالت گاز باید از سه محور عمود بر هم P، V و T استفاده کرد، ولی حل مسئله ها با نمایش حالت در صفحه مختصات ساده تر می شود.
2 هنگامی که دو کمیت از معادله حالت معلوم باشد، می گوییم ه حالت دستگاه مشخص است.
3 از رابطه قانون گاز های کامل می توان کمیت سوم را که مجهول است را پیدا کرد.
به تحول هایی که در آنها دستگاه از یک حالت تعادل (\({T_1},{V_1},{P_1}\) ) به حالت تعادل دیگر (\({T_2},{V_2},{P_2}\) ) می رود.
برای مثال وقتی هوای درون سرنگی را متراکم کنیم، می گوییم گاز یک فرآیند ترمودینامیکی را پیموده است.
هرگاه در طول فرآیند، دستگاه همواره بسیار نزدیک به حالت تعادل بوده (و گرمای داده شده به دستگاه در هر مرحله بسیار کوچک باشد) و سریع به تعادل برسد. چنین فرآیندی را فرایند ایستاوار می نامند.
نمودار های مختلف فرآیند آرمانی:
در فرآیند های ترمودینامیکی یک دستگاه از یک حالت ابتدایی (i) به یک حالت نهایی (f) می رود می توان همه مراحل فرآیند را در نمودار های (P-V) یا (P-T) یا (V-T) نمایش داد.
از رابطه زیر می توان یکی از کمیت های مجهول در نقاط (i) یا (f) را پیدا کرد.
\(\frac{{{P_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)
