งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

กฎข้อที่หนึ่งเป็นเรื่องของการคงตัวของพลังงาน (conservation of energy) ระบบจะเปลี่ยนสภาวะไปในทิศทางใดก็ได้ ตราบเท่าที่ พลังงานที่เกี่ยวข้องไม่สูญหาย หรือเกิดขึ้นมาเอง.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "กฎข้อที่หนึ่งเป็นเรื่องของการคงตัวของพลังงาน (conservation of energy) ระบบจะเปลี่ยนสภาวะไปในทิศทางใดก็ได้ ตราบเท่าที่ พลังงานที่เกี่ยวข้องไม่สูญหาย หรือเกิดขึ้นมาเอง."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 กฎข้อที่หนึ่งเป็นเรื่องของการคงตัวของพลังงาน (conservation of energy) ระบบจะเปลี่ยนสภาวะไปในทิศทางใดก็ได้ ตราบเท่าที่ พลังงานที่เกี่ยวข้องไม่สูญหาย หรือเกิดขึ้นมาเอง ขบวนการในธรรมชาติจะมีทิศทางที่แน่นอนในการ เปลี่ยนแปลง และมักเกิดในลักษณะที่ย้อยกลับไม่ได้ (Irreversible process) ในชีวิตประจำวัน เราพบว่า ขบวนการที่เกิดขึ้นได้เอง มักมีทิศทาง ของการเกิดในทางหนึ่งเสมอ เช่น เอาจานใส่น้ำตั้งทิ้งไว้ในอากาศ ที่แห้ง, วัตถุร้อนและเย็นเอามาแตะกัน Introduction to The 2 nd Law of Thermodynamics

2 The 2 nd Law of Thermodynamics • การเปลี่ยนแปลงแบ่งออกได้เป็นสองชนิด –Spontaneous กระบวนการที่เกิดขึ้นเองได้ –Non-spontaneous กระบวนการที่เกิดขึ้นเองไม่ได้ • การเปลี่ยนแปลงแบบ Spontaneous จะเกิดขึ้น ได้เองโดยไม่ต้องอาศัยงานจากภายนอก Spontaneous Non- Spontaneous Spontaneous with Ext. work

3 Heat Engine Heat Engine ( เครื่องจักรความร้อน ) เปลี่ยน ความร้อนเป็นงาน –Working substance –Cyclic process ( เมื่อครบรอบ  U=0; w=-q ) –Heat source (T H ) and heat sink (T C ) โดย T H > T C –Heat flow in: q H (+), Heat flow out: -q C (+) –Efficiency, e

4 The Second Law of Thermodynamics ขบวนการตามธรรมชาติจะมีแนวโน้มเข้าสู่สภาวะสมดุล Kelvin-Planck statement กล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักรที่ทำงานเป็น cycle โดยการเปลี่ยนความร้อน ให้เป็นงาน เพียงอย่างเดียวโดยไม่สูญเสียความร้อนออกไป เราไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อน ให้เป็นงานได้ 100% ด้วยเครื่องจักรที่ทำงานเป็น cycle Heat Reservoir Heat Engine Heat Sink work

5 Clausius statement กล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักรที่ทำงานเป็น cycle โดยการส่งผ่านความร้อน จากแหล่งอุณหภูมิต่ำ ไปยังแหล่งอุณหภูมิสูง นอกเสียจากว่าจะมีการทำงานให้กับ ภายนอกเครื่องจักร Heat Reservoir Heat Pump Heat Sink Impossible!

6 Cold Reservoir Super Engine Rev. Heat Pump Rev. Heat Engine Hot Reservoir Cold Reservoir Hot reservoir ไม่มีเครื่องจักรความร้อนใดที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องจักรความร้อนแบบ Reversible ( ทุกกระบวนการเป็น Reversible process) Carnot’s Principle work Net work Violate the 2nd law!!

7 Carnot’s Cycle วัฏจักรคาร์โนต์ประกอบด้วย 4 ขั้นตอน และทุกขั้นตอนเป็น กระบวนการ Reversible •1-2 & 3-4: Reversible Isothermal Expansions (no internal energy change) •2-3: & 4-1: Reversible Adiabats (no heat transfer) THTH THTH  THTH THTCTHTC  TCTC TCTC  THTCTHTC  THTH TCTC V P Isotherm adiabatic THTH

8 Maximum efficiency: the Carnot cycle We can represent the Carnot cycle on a PV diagram Adiabatic Isotherm P V a b c d QHQH QLQL W Reversible isothermal expansion a b Reversible adiabatic expansion b c Reversible isothermal compression c d Reversible adiabatic compression d a  LL

9 Calculating heat, work, and changes in internal energy Adiaba tic Isothe rm P V a b c d QHQH QLQL W State a b Reversible isothermal expansion  LL

10 A  B: Isothermal process, hence the change in internal energy is……??? A  B: If the volume at point B is twice that at point A, derive an expression for the work done in the isothermal expansion. ? A  B: Q H is…..? Ans: 0

11 State b c Reversible adiabatic expansion P V a b c d QHQH QLQL W  LL  W 2 เป็นลบ

12 P V a b c d QHQH QLQL W Reversible isothermal compression c d  LL Q L = W 3

13 State d a Reversible adiabatic compression P V a b c d QHQH QLQL W  LL  W 4 เป็น บวก

14 งานสุทธิที่เครื่องจักรทำงานแบบ cycle = ( งานขยายตัวของแก๊ส ) – ( งานอัดตัวของแก๊ส ) -W 2 = W 4 = (-W 1 – W 2 ) – (W 3 + W 4 ) งานสุทธิที่เครื่องจักรทำงานแบบ  cycle, W = -W 1 - W 3 = Q H - Q L

15 ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร  งานสุทธิที่เครื่องจักรทำ ความร้อนที่เครื่องจักรรับเข้าไป Thermal Efficiency

16 นิยามเอนโทรปี (entropy) •Entropy คือ state function ที่อธิบายถึงความ ไม่เป็นระเบียบของระบบ –State function –Extensive property • สำหรับ Reversible Process • เปลี่ยนแปลงของ S (  S) หาได้จากการ เปลี่ยนแปลงแบบ Reversible เท่านั้น • การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวม

17 Calculation of Entropy Changes • การเปลี่ยนแปลงแบบวัฏจักร (cyclic) • การเปลี่ยนแปลงแบบ adiabatic • การเปลี่ยนสถานะ (T, P คงที่ ) • การเปลี่ยนแปลงที่ P คงที่ • การเปลี่ยนแปลงของ Ideal Gas (Reversible)

18 • การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของสาร Solid Liquid Gas T/K S/(J/mol K) fusion vaporization Calculation of Entropy Changes

19 • กระบวนการผันกลับได้ (T sys  T sur ) • กระบวนการผันกลับไม่ได้จะเป็นกระบวนการที่ เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ (spontaneous process) • สำหรับกระบวนการใดๆ Calculation of Entropy Changes

20 Irreversible phase change (using rev. path) Calculation of Entropy Changes P V Irreversible a b x y

21 Liquid H 2 O 263 K Ice Liquid H 2 O 273 K Ice Reversible Irreversible Reversible Step 1 ระบบจะต้องรับความร้อนเข้ามาเพื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 263 K ไปเป็น 273 K ภายใต้ความดันคงที่ 1 mol of H 2 O

22 เป็นการเปลี่ยนสถานะ (phase) ซึ่งต้องคายความร้อนออกมา ที่ T = 273 K (-q rev ) นั่นคือความร้อนแฝงของการ หลอมเหลว Liquid H 2 O 263 K Ice Liquid H 2 O 273 K Ice Reversible Irreversible Reversible  (1.00)(6,000 J/mol) Step 2

23 = (-21.97) + (-1.42) J/K = J/K การเปลี่ยนแปลงนี้จะคายความร้อนออกมา J Step 3

24 •Mixing of different inert perfect gases at constant p and T VaVa VbVb V a +V b Calculation of Entropy Changes

25 ข้อสรุปเกี่ยวกับ entropy 1. S (gas) > S (liquid) > S (solid) 2. สารที่มีสถานะเดียวกัน entropy จะเพิ่มขึ้นตามมวลของโมเลกุลนั้นๆ 3. สารที่แข็งมากจะมี entropy ต่ำกว่าสารที่แข็งน้อย และสารที่มีมวล มากจะมี entropy สูง 4. Entropy จะเพิ่มตามอุณหภูมิ เนื่องจาก T เพิ่ม KE เพิ่มตาม เป็นผลให้ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้อยลง และมีอิสระในการเคลื่อนที่มากขึ้น

26 •Entropy S: the measure of the disorder of matter and energy • กระบวนการที่ก่อให้เกิดการลดลงของ S univ เกิดขึ้นไม่ได้ และกระบวนการที่ก่อให้เกิดการ เพิ่มขึ้นของ S univ เกิดเองได้และเป็น กระบวนการผันกลับไม่ได้ • ที่สมดุล ค่า S จะมีค่ามากที่สุด –  S > 0 Spontaneous; Irreversible –  S=0 Equilibrium –  S <0 Non-spontaneous ข้อสรุปเกี่ยวกัย The 2 nd Law of Thermodynamics S Time Equilibrium reached

27 The 3rd Law of Thermodynamics • เอนโทรปีเป็นปริมาณที่ใช้บอกความไม่เป็น ระเบียบของระบบ • เมื่อสารมีความเป็นระเบียบมากที่สุดกำหนดให้ S=0 • เอนโทรปีของสารที่เป็นผลึกสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ 0 K มีค่าเป็น 0 Solid Liquid Gas T/K S/(J/mol K) Perfect Crystal

28 The Chemical Reaction Entropy •The reaction Entropy •The spontaneous of chemical reaction

29 Helmholtz Free Energy • จากกฎข้อที่ 1 และกฎข้อที่ 2 • ที่อุณหภูมิและปริมาตรคงที่ •Helmholtz Free Energy • ที่อุณหภูมิและปริมาตรคงที่ A จะลดลงในกระบวนการ irreversible spontaneous และมีค่าน้อยที่สุดที่สมดุล

30 Helmholtz Energy • กระบวนการที่เกิดขึ้นเองอาจทำให้ entropy ของระบบ ลดลง (1) หรือ เพิ่มขึ้น (2) Surroundings q q

31 ตัวอย่าง •C 6 H 12 O 6 is oxidized to carbon dioxide and water at 25  C according to C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g)  6CO 2 (g) + 6H 2 O(l), calorimetric measurements give = kJ mol -1 and = JK -1 mol -1 at 25  C. How much of this energy can be extracted as (a) heat at constant pressure, (b) work? • ความร้อน = การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี จำนวนโมลของแก๊สที่เปลี่ยนไปเท่ากับ 0 • งานที่มากที่สุด

32 The Third Law of Thermodynamics “entropy ของสารบริสุทธิ์ ธาตุ หรือ สารประกอบในรูปผลึกแบบสมบูรณ์ (perfect crystal) ณ อุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์มีค่าเท่ากับ 0” S T = entropy ของสารที่อุณหภูมิ T S 0 = entropy ของสารที่อุณหภูมิ 0 K

33 เนื่องจากความดันคงที่ dq rev = nC p dt ให้สารชนิดหนึ่งหลอมเหลวที่อุณหภูมิ T f และมีจุดเดือดที่อุณหภูมิ T b T > boiling Temperature

34 Standard Entropy Calculate standard reaction entropy of At 25  C = 69.9 – { (205.0)} = J K -1 mol -1


ดาวน์โหลด ppt กฎข้อที่หนึ่งเป็นเรื่องของการคงตัวของพลังงาน (conservation of energy) ระบบจะเปลี่ยนสภาวะไปในทิศทางใดก็ได้ ตราบเท่าที่ พลังงานที่เกี่ยวข้องไม่สูญหาย หรือเกิดขึ้นมาเอง.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google