| Termodinamika |
| --- |
| Klasična Karnotova toplotna mašina |
| GraneKlasična •  Statistička •  Hemijska •  Ravnoteža / Neravnoteža |
| ZakoniNulti •  Prvi •  Drugi •  Treći |
| Sistemi

| Stanje |
| --- |
| Jednačina stanja •  Idealni gas •  Realni gas •  Agregatna stanja •  Ravnoteža •  Kontrolisana zapremina •  Instrumenti |
| Procesi |
| Izobarni •  Izohorski •  Izotermski •  Adijabatski •  Izentropski •  Izentalpijski •  Kvazistatički •  Politropski •  Slobodna ekspanzija •  Reverzibilnost •  Ireverzibilnost •  Endoreverzibilnost |
| Ciklusi |
| Toplotni matori •  Toplotne pumpe •  Termalna efikasnost |

 |
| Osobine sistema

|  |
| --- |
| Termodinamički dijagrami •  Intenzivne i ekstenzivne veličine |
| Funkcije stanja |
| Temperatura / *Entropija* •  Uvod u entropiju •  Pritisak / *Zapremina* •  Hemijski potencijal / *Broj čestica •  Kvalitet pare •  Redukovane osobine* |
| Procesne funkcije |
| Rad •  Toplota |

 |
| Osobine materijala

|  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Specifični toplotni kapacitet  | {\displaystyle c=} | 

|  |  |
| --- | --- |
| {\displaystyle T} | {\displaystyle \partial S} |
| {\displaystyle N} | {\displaystyle \partial T} |

 |
| Kompresibilnost  | {\displaystyle \beta =-} | 

|  |  |
| --- | --- |
| {\displaystyle 1} | {\displaystyle \partial V} |
| {\displaystyle V} | {\displaystyle \partial p} |

 |
| Termalna ekspanzija  | {\displaystyle \alpha =} | 

|  |  |
| --- | --- |
| {\displaystyle 1} | {\displaystyle \partial V} |
| {\displaystyle V} | {\displaystyle \partial T} |

 |

 Baza podataka osobina |
| JednačineKarnotova teorema •  Klauzijusova teorema •  Fundamentalna relacija •  Jednačina stanja idealnog gasa •  Maksvelove relacije •  Onsagerove recipročne relacije •  Bridgmanove termodinamičke jednačine •  Tabela termodinamičkih jednačina |
| PotencijaliSlobodna energija •  Slobodna entropija
Unutrašnja energija{\displaystyle U(S,V)}
Entalpija{\displaystyle H(S,p)=U+pV}
Helmholcova slobodna energija{\displaystyle A(T,V)=U-TS}
Gibsova slobodna energija{\displaystyle G(T,p)=H-TS} |

Carnotov toplinski stroj prenosi energiju iz toplijeg (ogrjevnog) spremnika temperature *T*H u hladniji (rashladni) spremnik temperature *T*C, te pritom dio te toplinske energije (topline) pretvara u mehanički rad *W*.
Jedan od pokušaja da se ostvari perpetuum mobile.
Jouleov uređaj.
**Prvi zakon termodinamike** izveo je H. L. F. von Helmholtz (1847.) na temelju Jouleovih i Carnotovih radova. Prema tom je zakonu zbroj količina topline i mehaničkoga rada u zatvorenom sustavu stalan:

{\displaystyle \mathrm {d} Q=\mathrm {d} U+p\cdot \mathrm {d} V}
Količina topline d*Q* predana nekomu sustavu troši se samo na povećanje njegove unutarnje energije *U* (zagrijavanje) i na svladavanje vanjskoga tlaka *p*, a tlak se protivi povećanju obujma (volumena) sustava *V*. Prvi zakon termodinamike može se poopćiti u zakon očuvanja energije, prema kojem je u svakom zatvorenom sustavu zbroj svih oblika energije, uključujući i materiju, stalan. Drugim riječima to se može iskazati kao:

> Energija zatvorenog sustava ne može nestati niti ni iz čega nastati, energija može samo prelaziti iz jednog oblika u drugi, i ona je konstantna.
> 
> 

Ovaj zakon simbolički se može zapisati kao:

{\displaystyle \Delta U=\ W+\ Q}.
Dakle: Porast unutarnje energije sustava = Rad sustava + Količina topline dovedena u sustav.

Prvi zakon termodinamike često se izražava kao: Perpetuum mobile prve vrste nije moguć. Perpetuum mobile prve vrste bio bi uređaj koji bi u nekom procesu proizvodio energiju *ni iz čega*.

Jednakost topline i rada
------------------------

*Glavni članak: Zakon očuvanja energije*
Da se trenjem stvara toplina, bilo je poznato već u staro doba kada se vatra dobivala tarući drvo o drvo. Znači, mehanički rad se može pretvoriti u toplinu. Da postoji određeni odnos između mehaničkog rada i toplinske energije prvi je utvrdio liječnik Robert Mayer 1843. Pokusima je taj brojčani odnos odredio engleski fizičar James Joule. Joule je izveo pokus tako da je uzeo dobro izoliranu posudu (da bi toplinski gubici bili što manji) u kojoj je voda. Na osovini koja se nalazi u posudi pričvršćene su lopatice koje se s osovinom mogu okretati zbog padanja utega težine *G*. Kada se lopatice okreću, nastaje trenje između tekućine i lopatica, pa se mehanički rad pretvara u toplinu. Kod padanja utega težine *G* za visinu *h* izvršen je mehanički rad:

{\displaystyle G\cdot h=m\cdot g\cdot h}
Mjerenjem temperature vode prije i poslije pokusa dobije se računom da mehanički rad od 4 184 Nm proizvodi toplinu od 1 kcal. Prema tome, toplinska energija od 1 kcal je jednaka (ekvivalentna) mehaničkom radu od 4 184 Nm (J). Na toj činjenici osniva se prvi glavni stavak termodinamike koji glasi:

> Toplina i mehanički rad su ekvivalentni, to jest jednako vrijedni.
> 
> 

Pretvaranje mehaničkog rada u toplinu zbiva se po određenom omjeru njihovih količina, i to tako da je:

1 kcal = 4 184 J = 1,16 ∙ 10-3 kWh

Izvori
------

1. ↑  **termodinamika**,  "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
2. ↑  Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.

Vidi još
--------

* Zakon očuvanja energije