Aplicatii ale principiului intai al termodinamicii in transformarea izocora si izobara

Fiecare sistem termodinamic este caracterizat de anumite proprietati ale sistemului care formeaza starea sistemului. Marimile fizice care masoara proprietatile sistemului se numesc parametrii termodinamici ai sistemului. Unii dintre parametri sunt dependenti de pozitia corpurilor inconjuratoare, ca de exemplu volumul unei cantitati de gaz, intensitatea campului electric sau magnetic. Acesti parametri se numesc parametri externi. Ceilalti parametri cum ar fi densitatea, presiunea, temperatura etc., se numesc parametri interni pentru ca sunt caracteristici interne ale sistemului. Daca parametri de stare sunt constanti in timp, atunci starea se numeste stare de echilibru termodinamic. Starea de echilibru termodinamic se poate reprezenta grafic, de exemplu starea de echilibru termodinamic a unui gaz poate fi reprezentata grafic in coordonate p,V printr-un punct.
Trecerea sistemului dintr-o stare de echilibru in alta stare de echilibru se numeste transformare de stare sau proces termodinamic, care poate fi necvasistatic si cvasistatic. Procesele necvasistatice sunt acele procese la care trecerea de la starea initiala de echilibru la starea finala de echilibru se face prin stari intermediare de neechilibru. Aceste procese nu pot fi reprezentate grafic pentru ca parametri de stare variaza in timp. Procesle necvasistatice sunt procese ireversibile, adica schimband semnul de variatie a parametrilor de stare sistemul nu mai trece prin aceleasi stari intermediare prin care a trecut in tranformarea primara de la starea initiala la starea finala.
Procesele cvasistatice sunt procesele la care trecerea de la starea initiala la starea finala se face prin stari intermediare de echilibru. Pot fi reprezentate grafic, curba obtinuta prin unirea tuturor punctelor (starilor intermediare de echilibru) se numeste graficul transformarii. Procesle cvasistatice sunt procese reversibile, pentru ca schimband semnul de variatie a parametrilor de stare sistemul trece prin aceleasi stari intermediare de echilibru prin care a trecut si procesul primar de la starea initiala la starea finala.
Starea de echilibru a unui sistem poate fi modificata fie prin contact termic (cand intre sisteme are loc schimb de energie numai sub forma de caldura, iar in momentul in care schimbul de energie sub forma de caldura inceteaza cele doua sisteme sunt in echilibru termic), fie prin modificarea parametrilor externi ai sistemului. Transformarile se clasifica dupa parametrii care se mentin constanti la trecerea de la starea initiala la starea finala in:
-transformarea izocora (m = const, V = const);
-transformarea izobara (m = const, p = const);
-transformarea izoterma (m = const, t = const);
-transformarea adiabatica ( m = const, Q = 0);
-transformarea ciclica (m = const, iar starea finala coincide cu starea initiala);
-transformarea generala (m = const).
In continuare vom aplica principiul intai transformarlor cvasistatice reversibile ale gazului ideal. Gazul ideal este un model fizic care se aplica unui gaz real aflat la o temperatura mult mai mare decat temperatura de lichefiere a gazului si la presiuni apropiate de presiunea atmosferica. Legile gazului ideal se exprima prin relatii matematice intre parametrii de stare.

a)Legea transformarii izocore . Aplicatii

Legea transformarii izocore sau legea lui Charles stabileste o legatura intre presiune si temperatura unei mase data de gaz care isi mentine volumul constant in timpul procesului.
β = 1/273,15grd^-1 = 0,00366 grd^-1, se numeste coeficientul termic al presiunii. Relatia 3) permite tranformarea temperaturii empirice din ^oC in K. Relatiile 1), 2), 4) ,5) si 6) exprima legea lui Charles.
Aplicatii
Sistemul sufera o transformare izocora dV = 0 si atunci dL = pdV =0, iar principiul intai devine
ΔU = Q_v = νC_v ( T₂ - T₁ ), [C_v]_si = J/kmol K se numeste caldura molara la volum constant si reprezinta caldura schimbata de un kilomol de substanta pentru a modifica temperatura cu un grad. C_v = mc_v, unde [c_v]_si = J/kg K se numeste caldura specifica la volum constant si reprezinta caldura schimbata pentru a modifica temperatura unitatii de masa cu un grad.
b)Legea transformarii izobare. Aplicatii

In timpul transformarii masa si presiunea gazului sunt constante.

α = 1/273,15 grd^-1 = 0,oo366 grd^-1, se numeste coeficient de dilatare izobara, se observa ca
α = β . Relatiile 1) , 2) , 4) si 5) exprima legea transformarii izobare sau legea Gay-Lussac care stabileste o dependenta intre volumul unui gaz si temperatura unei mase datea de gaz cand presiunea este constanta.