Termodynamika - základní pojmy
Termodynamika. Přístupy ke zkoumání zákonitostí, jimiž se řídí tepelné děje v látkách. Základní pojmy částicové struktury látek (látkové množství, molární hmotnost, molekulová hmotnost, Avogadrova konstanta). Normální termodynamické podmínky. Termodynamická soustava a její druhy. Termodynamické děje vratné a nevratné. Energie termodynamické soustavy. Vnitřní energie soustavy a její změna konáním práce a tepelnou výměnou.
Teplotní změny látek
Teplota, tepelná rovnováha. Měření teploty (kapalinové a plynové teploměry). Objemová roztažnost kapalin. Celsiova teplotní stupnice. Teplotní rozpínavost plynů. Absolutní (Kelvinova) teplotní stupnice. Absolutní nula. Termodynamická teplotní stupnice. Délková a objemová teplotní roztažnost pevných látek. Tepelná kapacita látek. Měrná tepelná kapacita. Izolovaná soustava - kalorimetrická rovnice.
Kinetická teorie ideálního plynu
Ideální plyn. Základy kinetické teorie ideálního plynu. Rozdělení rychlostí molekul, tlak ideálního plynu, vnitřní energie plynu, ekvipartiční teorém. Energie plynu a střední kvadratická rychlost molekul. Maxwellův zákon rozdělení rychlostí. Střední volná dráha molekul, vazkost plynů.
Termodynamické děje v látkách
Stavová rovnice látky. Stav plynu a stavové veličiny. Stavová rovnice ideálního plynu. Modelování chování reálných plynů. Van der Waalsova stavová rovnice, viriální rozvoj. První věta termodynamická. Mayerův vztah. Tepelná kapacita při stálém tlaku a objemu. Vratné změny ideálního plynu (izochorický, izobarický, izotermický, adiabatický a polytropický děj).Tepelný kruhový děj, tepelná účinnost, Carnotův cyklus. Tepelné stroje. II. Termodynamický zákon, entropie, Clausiova rovnice a nerovnost, fenomenologická a statistická definice entropie, princip vzrůstu entropie, III. termodynamický zákon.
Fázové změny látek
Vícesložkové soustavy. Gibbsův zákon fází, rozdělení skupenských přeměn. Jednosložková soustava. Skupenská tepla. Fázový diagram jednosložkové soustavy. Fázové přechody prvého a druhého druhu. Skupenské přeměny (tání, tuhnutí, kondenzace a vypařování, sublimace a desublimace). Trojný bod. Kritický stav látky. Clausius-Clapeyronova rovnice. Tlak vodních par. Vlhkost vzduchu.
Přenos tepla a látky
Základy nevratné termodynamiky. Nevratné a nerovnovážné procesy. Přenos tepla. Šíření tepla vedením, prouděním a sáláním. Tepelná vodivost, tepelný tok, hustota tepelného toku. Fourierův zákon pro vedení tepla. Diferenciální rovnice vedení tepla. Vedení tepla ve stacionárním
případě. Přestup tepla na rozhraní. Součinitel tepelné a teplotní vodivosti, součinitel přestupu tepla, měrný tepelný odpor a součinitel průchodu tepla. Stacionární a nestacionární vedení tepla. Šíření tepla zářením. Kirchhoffův, Stefan-Boltzmannův a Planckův zákon. Součinitel sálání. Skleníkový jev. Difúze. Fickovy zákony.
