Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2AEnergiawewnętrzna
39
temperaturpomiędzynimaotoczeniem,tomówimy,że
energiazostałaprzekazanawformieciepła.Jeśligrzałka
zanurzonawzlewcezwodą(stanowiącejukład)ogrzewa
ją,zdolnośćtakiegoukładudowykonaniapracywzrasta,
ponieważgorącawodamożebyćwykorzystanadowyko-
naniawiększejilościpracyniżtakasamailośćwodyzimnej.
Niewszystkierodzajegranicpomiędzyukłademaotocze-
niemumożliwiająprzepływenergii,nawetjeślipomiędzy
układemajegootoczeniemwystępujeróżnicatemperatur.
Granice,któreumożliwiająprzepływenergiiwformieciepła,
określanesąjakodiatermiczne,natomiastte,którenato
niepozwalają,nazywanesąadiabatycznymi.
Procesegzotermicznytotakiproces,podczasktórego
układuwalniadootoczeniaenergięwformieciepła.Naprzy-
kładspalaniejestreakcjąchemiczną,podczasktórejsub-
stancjereagująztlenem,czemuzwykletowarzyszypojawie-
niesiępłomieni.Wprzypadkuspalaniagazowegometanu,
CH
4(g),reakcjęmożemyzapisaćnastępująco:
CH
4(g)+2O
2(g)→CO
2(g)+2H
2O(c)
Wszystkieprocesyspalaniasąegzotermiczne.Chociaż
podczasspalaniatemperaturawzrasta,temperaturaukładu
znajdującegosięwzbiornikudiatermicznymwracadotem-
peraturyrównejtemperaturzeotoczenia,poupływiedo-
stateczniedługiegoczasu.Możemywięcmówićospalaniu,
naprzykład,wtemperaturze250C.Jeżelispalaniezachodzi
wzbiornikuadiabatycznym,energiauwolnionawpostaci
ciepłazostajewnimzatrzymana,powodująctrwaływzrost
temperatury.
Procesendotermicznytotakiproces,podczasktóre-
goukładpochłaniazotoczeniaenergięwformieciepła.
Przykłademprocesuendotermicznegojestparowanie
wody.Choćdlauproszczeniamówimy,żepodczasprocesu
proces
endotermiczny
proces
egzotermiczny
proces
endotermiczny
ciepło
proces
egzotermiczny
ciepło
Rys.2A.2(a)Wukładzieadiabatycznym,wktórymzachodzi
procesendotermiczny,temperaturasięobniża.(b)Jeśliproces
jestegzotermiczny,temperaturawzrasta.(c)Jeśliwzbiorniku
diatermicznymzachodziprocesendotermiczny,zotoczenia
przepływadoniegoenergiawformieciepła,więctemperatura
wukładziesięniezmienia.(d)Jeżeliprocesjestegzotermiczny,
toenergiawformieciepłaprzepływazukładudootoczenia,
procesjestwięcrównieżizotermiczny
egzotermicznegoenergiajestprzekazywananjakociepło”
zukładudootoczenia,apodczasprocesuendotermiczne
-
gonjakociepło”jestprzekazywanazotoczeniadoukładu,
tonienależyzapominać,żeciepłojestprocesem(przepły-
wemenergiispowodowanymróżnicątemperatur),anie
jakimśmaterialnymobiektem.Procesendotermicznyza-
chodzącywzbiornikudiatermicznympowodujeprzepływ
energiiwpostaciciepłazotoczeniadoukładu,zrównujący
jegotemperaturęztemperaturąotoczenia.Natomiastpro-
cesegzotermicznywtakimzbiornikupowodujeprzepływ
energiiwformieciepłazukładudootoczenia.Jeśliproces
endotermicznyzachodziwzbiornikuadiabatycznym,na-
stępujeobniżenietemperaturyukładu,podczasgdyzajście
procesuegzotermicznegopowodujewzrosttemperatury.
Obserwacjetepodsumowanonarys.2A.2.
(b)Molekularnainterpretacjaciepłaipracy
Wujęciumolekularnymciepłotoprzepływenergiizacho-
dzącywskutekbezładnego,przypadkowegoruchucząste-
czekwotoczeniu.Tenbezładnyruchcząsteczekjestokreś-
lanyjakoruchytermiczne.Ruchytermicznecząsteczek
wotoczeniu,wktórympanujewysokatemperatura,wymu-
szająszybszyruchcząsteczekwukładzie,wktórympanuje
niższatemperatura,cowkonsekwencjipowodujewzrost
energiiukładu.Zkoleigdyukładogrzewaswojeotoczenie,
cząsteczkiukładuprzyspieszajątermicznyruchcząsteczek
wotoczeniu(rys.2A.3).
Praca,wprzeciwieństwiedociepła,jestprzepływem
energiizwiązanymzuporządkowanymruchemcząsteczek
wotoczeniu(rys.2A.4).Naprzykładpodczasunoszenia
lubopuszczaniaciężarujegoatomyporuszająsięwgóręlub
wdółwuporządkowanysposób,atomysprężynypodczasjej
naciąganiaporuszająsięwsposóbuporządkowany,aruch
elektronówstanowiącyprądelektrycznyzachodziwtymsa-
mymkierunku.Wykonywanieprzezukładpracywywołuje
otoczenie
Układ
energia
energia
energia
Rys.2A.3Przepływenergiiwformieciepłazukładudo
otoczeniawymuszachaotyczneruchyatomówwotoczeniu.
Przepływenergiizotoczeniadoukładujestspowodowany
przypadkowymiruchami(ruchamitermicznymi)atomów
wotoczeniu
