Ebook details

Spis treści

Przedmowa do wydania I 10

Przedmowa do wydania II 11

Przedmowa do wydania III 12

Przedmowa do wydania IV 13

Wykaz ważniejszych oznaczeń 14

1. Wiadomości wstępne 17

1.1. Fenomenologiczny opis materii 17

1.2. Wielkości ekstensywne (WE) 19

1.3. Kryteria istnienia granicy pozornej 19

1.4. Gęstość zasobów wielkości substancjalnych (WS) oraz wielkości komponencjalnych

(WK) 21

1.5. Prędkość substancjalna i komponencjalna 23

1.6. Wielkości intensywne (WI) 25

1.7. Pęd cieplny i energia kinetyczna zbioru cząsteczek substancji 25

1.8. Klasyfikacja energii 26

1.9. Wielkości referencjalne 27

1.10. Obszar substancjalny, niesubstancjalny oraz komponencjalny 28

1.11. Zasady zapisu tensorów w symbolice kreskowej Gibbsa i wskaźnikowej Shoutena 30

1.12. Różniczka i pochodna referencjalna wielkości polowej 40

1.13. Pochodna substancjalna i komponencjalna skalarnych i wektorowych wielkości polowych 43

1.14. Kryteria istnienia pól stacjonarnych i jednorodnych 44

1.15. Zastosowanie jakobianów w termodynamice 45

1.15.1. Analiza właściwości jakobianów 45

1.15.2. Tożsamości termodynamiczne 49

1.16. Określenie rzędu elementarnych przyrostów zasobu objętości i zasobu masy w układzie 51

2. Zerowa zasada termodynamiki 55

2.1. Parametry stanu i funkcje stanu 55

2.2. Układ, faza układu, równowaga i odwracalność termodynamiczna 55

2.3. Procesy kwazistatyczne w termodynamice 57

2.4. Osłona, adiabatyczna i diatermiczna 57

2.5. Temperatura układu 58

2.6. Ci śnienie w układzie 58

2.7. Sformułowanie zerowej zasady termodynamiki 62

3. Gazy doskonałe, półdoskonałe i rzeczywiste 63

3.1. Model gazu doskonałego 63

3.2. Termiczne współczynniki rozszerzalności i prężności oraz izotermiczny współczynnik ściśliwości 63

3.3. Prawo izobary Gay-Lussaca 64

3.4. Prawo izochory Charlesa 66

3.5. Prawo izotermy Boyle’a-Mariotte’a 67

3.6. Równanie stanu gazu doskonałego Clapeyrona. Indywidualna stała gazowa 68

3.7. Prawo Avogadra. Liczba Avogadra 70

3.8. Molowa gęstość zasobu objętości. Uniwersalna stała gazowa 70

3.9. Pojemność cieplna substancji 73

3.10. Gazy półdoskonałe 74

3.11. Gazy rzeczywiste 74

3.12. Prawo stanów odpowiadających sobie 77

3.13. Skala temperatury termometru gazowego 79

3.14. Równanie stanu gazu rzeczywistego van der Waalsa 81

3.15. Równanie stanu gazu rzeczywistego Berthelota 86

3.16. Równanie stanu gazu rzeczywistego Dietericiego 87

4. Termodynamika fazy gazowej wieloskładnikowej 89

4.1. Objętościowe gęstości zasobu ilości moli oraz masy mieszaniny 89

4.2. Objętościowe gęstości zasobu ilości moli oraz masy składnika mieszaniny 90

4.3. Koncentracja składnika mieszaniny

4.4. Molowa koncentracja składnika mieszaniny 91

4.5. Prawo Daltona 93

4.6. Ciśnienie składnika mieszaniny 93

4.7. Ułamek molowy składnika mieszaniny 93

4.8. Udział masowy składnika mieszaniny 94

4.9. Parcjalna gęstość zasobu objętości 95

4.10. Masowa gęstość zasobu objętości składnika mieszaniny 99

4.11. Udział objętościowy składnika mieszaniny 100

4.12. Gęstość strumienia dyfuzji 101

4.13. Równanie ciągłości dyfuzji 103

5. Pierwsza zasada termodynamiki 106

5.1. Klasyfikacja transportu energii 106

5.2. Ciepło 107

5.3. Praca 107

5.3.1. Równanie Pfaffa 108

5.3.2. Praca bezwzględna objętościowa 110

5.3.3. Praca uogólniona 113

5.3.4. Praca uogólniona zewnętrzna 114

5.3.5. Praca uogólniona wewnętrzna 114

5.3.6. Praca tarcia 114

5.3.7. Praca elementarna 115

5.3.8. Praca techniczna 115

5.3.9. Masowe gęstości ilości pracy elementarnej, bezwzględnej objętościowej, uogólnionej i technicznej 116

5.3.10. Mechaniczny równoważnik ciepła i cieplny równoważnik pracy 118

5.4. Energia wewnętrzna 120

5.5. Aksjomat bilansowy dla wielkości ekstensywnych (WE) 121

5.6. Bilans podstawowy dla wielkości ekstensywnych (WE) 122

5.7. Substancjalny bilans zasobu energii wewnętrznej (EW) dla wielkości ekstensywnych (WE) 124

5.8. Sformułowanie pierwszej zasady termodynamiki dla wielkości ekstensywnych (WE) 129

5.9. Bilans energii wewnętrznej (EW) w punkcie substancjalnym 130

5.10. Sformułowanie równania pierwszej zasady termodynamiki dla wielkości intensywnych (WI) 139

5.11. Funkcje termodynamiczne entalpii oraz entalpii uogólnionej 140

5.12. Uogólniony bilans zasobu energii wewnętrznej dla układu otwartego 142

5.13. Sformułowanie równania pierwszej zasady termodynamiki dla układu otwartego 145

6. Druga zasada termodynamiki i jej konsekwencje 146

6.1. Przemiany nierównowagowe 146

6.2. Entropia. Sformułowanie drugiej zasady termodynamiki 147

6.3. Statystyczna interpretacja entropii 152

6.4. Uogólnione ciepło właściwe substancji 158

6.5. Równanie Gibbsa 160

6.6. Funkcja jednorodna. Tożsamość Eulera 162

6.7. Funkcja termodynamiczna entalpii swobodnej oraz uogólnionej entalpii swobodnej 163

6.8. Funkcja termodynamiczna energii swobodnej 166

6.9. Termodynamiczne kryteria równowagi 167

6.10. Uogólniony izobaryczno-izotermiczny potencjał termodynamiczny 171

6.11. Warunki równowagi w układzie izolowanym 175

6.12. Potencjał chemiczny. Potencjał elektrochemiczny 178

6.13. Równanie Gibbsa-Duhema 183

6.14. Uogólnione termodynamiczne równania Maxwella 183

6.15. Różnica między ciepłami właściwymi przy stałej sile i przy stałej współrzędnej uogólnionej. Równanie Meyera 186

6.16. Równania ciepła z uwzględnieniem drugiej zasady termodynamiki 188

6.17. Prawo Joule’a 189

6.18. Energia wewnętrzna układu substancjalnego oddziałującego z otoczeniem w przemianie izochorycznej 192

7. Podstawowe funkcje termodynamiczne gazów doskonałych i półdoskonałych 194

7.1. Energia wewnętrzna gazu doskonałego i półdoskonałego 194

7.2. Entalpia gazu doskonałego i półdoskonałego 195

7.3. Entropia gazu doskonałego i półdoskonałego 196

8. Przemiany termodynamiczne 199

8.1. Przemiana izochoryczna 199

8.2. Przemiana izobaryczna 201

8.3. Przemiana izotermiczna 203

8.4. Przemiana izentropowa (adiabata odwracalna) 205

8.5. Przemiana politropowa 207

8.6. Przemiany gazu doskonałego w układach otwartych 211

8.6.1. Napełnianie zbiornika 211

8.6.2. Opróżnianie zbiornika 214

8.6.3. Ogrzewanie gazu w zbiorniku otwartym 215

9. Analiza funkcji termodynamicznych gazów rzeczywistych 218

9.1. Ciepło właściwe gazu rzeczywistego przy stałej objętości 218

9.2. Ciepło właściwe gazu rzeczywistego przy stałym ci śnieniu 219

9.3. Funkcja termodynamiczna energii wewnętrznej gazów rzeczywistych 221

9.4. Funkcja termodynamiczna entalpii gazów rzeczywistych 222

9.5. Funkcja termodynamiczna entropii gazów rzeczywistych 224

9.6. Zjawisko Joule’a-Gay-Lussaca 225

9.7. Zjawisko Joule’a-Thomsona 227

9.8. Efekt zjawiska Joule’a-Thomsona 229

9.9. Ciepło neutralizacji całkowitego efektu zjawiska Joule’a-Thomsona 234

9.10. Skraplanie gazów 237

10. Para 242

10.1. Proces izobarycznego parowania 242

10.2. Ciepło przemiany fazowej parowania 245

10.3. Ciepło przemiany fazowej sublimacji 247

10.4. Równanie Clausiusa-Clapeyrona 248

10.5. Stopień suchości pary mokrej 249

11. Gazy wilgotne. Powstawanie gazu wilgotnego 251

12. Obiegi termodynamiczne 255

12.1. Model doskonałej tłokowej maszyny przepływowej 257

12.2. Praca indykatorowa i wykresowa 258

12.3. Praca wewnętrzna (internijna) 259

12.4. Praca efektywna 259

12.5. Lokalne równanie zasobu entalpii dla urządzeń przepływowych 260

12.6. Praca odwracalnego obiegu prawo- i lewobieżnego 264

12.7. Praca nieodwracalnego obiegu prawo- i lewobieżnego 265

12.8. Bilanse zasobu entalpii dla nieodwracalnych obiegów prawo- i lewobieżnych o ustalonych strumieniach przepływu czynnika 266

12.9. Sprawność termiczna obiegu prawobieżnego 270

12.10. Sprawność termiczna obiegu lewobieżnego 270

12.11. Odwracalny obieg Carnota 272

12.12. Teoremat Carnota 273

12.13. Termodynamiczna skala temperatury Kelvina 275

12.14. Obieg porównawczy Otta 277

12.15. Obieg porównawczy Diesla 279

12.16. Obieg porównawczy Sabathégo 280

12.17. Obieg porównawczy Joule’a 281

12.18. Sprawności i moce silników spalinowych 284

12.19. Sprężarki tłokowe 288

13. Przemiany fazowe 292

13.1. Reguła faz Gibbsa 295

13.2. Przemiany fazowe pierwszego i drugiego rodzaju 295

13.3. Termodynamika przemian fazowych 299

14. Trzecia zasada termodynamiki 302

14.1. Równanie Gibbsa-Helmholtza 302

14.2. Całka równania Gibbsa-Helmholtza 304

14.3. Teoremat Nernsta 305

14.4. Sformułowanie trzeciej zasady termodynamiki 307

14.5. Konsekwencje trzeciej zasady termodynamiki 308

15. Kinetyczna teoria gazów 309

15.1. Kinetyczna teoria ci śnienia gazu 310

15.2. Porównanie praw gazu doskonałego z wynikami kinetycznej teorii gazów 319

15.3. Ekwipartycja energii 323

15.4. Rozkład prędkości Maxwella 324

15.4.1. Przestrzeń prędkości 324

15.4.2. Zderzenia sprężyste cząsteczek 329

15.4.3. Obliczenie stałych i funkcji objętościowej gęstości zasobu ilości cząsteczek gazu o zasobie energii 331

15.4.4. Rozkład zasobu ilości cząsteczek w funkcji modułów ich prędkości 335

15.5. Prędkość średnia i prędkość średniej kwadratów prędkości 339

15.6. Prędkość najbardziej prawdopodobna 340

15.7.  Średnia droga swobodna 341

15.8. Prawdopodobieństwo przebycia drogi swobodnej przez cząsteczkę 344

15.9. Częstość zderzeń cząsteczek 345

15.10. Gęstość strumienia wymiany ilości cząsteczek gazu 346

15.11. Efuzja molekularna 348

15.12. Gęstość strumienia wymiany ilości cząsteczek pary 350

15.13. Współczynniki w zjawiskach transportu 351

16. Kinetyczna teoria promieniowania 359

16.1. Pudło izotermiczne 359

16.2. Zasób ilości oscylatorów promieniowania w pudle izotermicznym 359

16.3. Objętościowa gęstość zasobu ilości oscylatorów promieniowania 361

16.4. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu ilości oscylatorów promieniowania 363

16.5. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania w ujęciu klasycznym 364

16.6. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania według Wiena 366

16.7. Zasób energii promieniowania oscylatora w przedziale całego pola dozwolonych poziomów energetycznych (kwantowa hipoteza Plancka) 367

16.8. Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania w ujęciu Plancka 371

16.9. Objętościowa gęstość zasobu energii promieniowania w ujęciu Plancka 373

16.10. Funkcja rozkładu widmowego wektora gęstości strumienia wymiany energii promieniowania 374

16.11. Wektor gęstości strumienia wymiany energii promieniowania. Prawo promieniowania Stefana-Boltzmanna 376

16.12. Prawo przesunięć Wiena 377

16.13. Ciśnienie promieniowania 378

16.14. Określenie objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania przy wykorzystaniu pierwszej i drugiej zasady termodynamiki 379

16.15. Adiabatyczne rozprężanie promieniowania 381

16.16. Teoria Debye’a ciepła właściwego ciał stałych 382

16.17. Elektronowe ciepło właściwe 385

16.18. Inwersja obsadzeń 385

16.19. Mechanika atomów i cząstek 390

16.20. Równanie falowe Schrödingera we współrzędnych prostokątnych 397

16.21. Wartości oczekiwane 407

16.22. Równanie falowe Schrödingera we współrzędnych sferycznych 411

16.23. Orbitalny moment pędu 417

16.24. Studnia potencjału o skończonej głębokości 424

16.25. Zjawisko tunelowe 429

16.26. Kwantowy oscylator harmoniczny 433

16.27. Energia translacyjna, rotacyjna i oscylacyjna cząsteczki 438

16.28. Energia zbioru cząsteczek w ujęciu molekularnym 447

16.29. Nierozróżnialność i statystyka kwantowa 460

16.30. Rozkłady statystyczne 468

16.30.1. Rozkład mikrokanoniczny 470

16.30.2. Rozkład kanoniczny 472

16.30.3. Wielki rozkład kanoniczny 477

16.30.4. Zespół statystyczny 481

16.30.5. Hipoteza ergodyczna Boltzmanna 482

16.31. Statystyki kwantowe Fermiego-Diraca oraz Bosego-Einsteina 484

16.32. Zastosowanie rozkładu Boltzmanna do przybliżenia rozkładów kwantowych 489

16.33. Termodynamika lasera 491

16.34. Gaz fotonowy i fononowy 497

16.35. Kondensacja Bosego. Funkcja gęstości stanów 497

16.36. Ciekły hel 502

16.37. Gaz elektronów swobodnych 503

16.38. Emisja termoelektronowa równanie Richardsona 505

16.39. Potencjał kontaktowy 509

16.40. Termodynamika o środków dielektrycznych i magnetycznych 511

16.41 Zjawisko magnetokaloryczne w substancjach paramagnetycznych 526

17. Wymiana ciepła w procesie promieniowania 530

17.1. Analiza promieniowania 530

17.1.1. Bilans zasobu energii promieniowania 530

17.1.2. Strumień emisji energii promieniowania 532

17.1.3. Wektor gęstości strumienia emisji energii promieniowania 532

17.1.4. Funkcja rozkładu widmowego wektora gęstości strumienia emisji energii promieniowania 532

17.1.5. Wektor gęstości strumienia ukierunkowanej emisji energii promieniowania (intensywność lub  światłość promieniowania) 533

17.1.6. Funkcja rozkładu widmowego wektora gęstości strumienia ukierunkowanej emisji energii promieniowania (monochromatyczna intensywność lub

monochromatyczna  światłość promieniowania) 534

17.2. Synteza promieniowania 534

17.3. Emisyjność. Prawo Lamberta 536

17.4. Bilans zasobu energii promieniowania monochromatycznego dla ciał nieprzeźroczystych. Prawo Kirchhoffa 543

17.5. Wymiana ciepła pomiędzy promieniującymi powierzchniami 546

17.6. Promieniowanie substancji częściowo przeźroczystych 551

17.6.1. Bilans strumienia emisji energii promieniowania dla o środka częściowo przeźroczystego 551

17.6.2. Strumienie emisji oraz wymiany energii promieniowania 554

18. Wymiana ciepła w procesie przewodzenia 556

18.1. Równanie Fouriera-Kirchhoffa 556

18.2. Równanie przewodnictwa cieplnego 559

18.3. Warunki brzegowe dla wymiany ciepła z otoczeniem 563

18.4. Ciepło akumulacji i temperatura  średnia 566

19. Wymiana ciepła przez unoszenie 575

19.1. Prawo Newtona przejmowania ciepła 575

19.2. Konwekcja wymuszona 577

19.3. Konwekcja swobodna 581

20. Zło żona wymiana ciepła 585

21. Termodynamika stanów nierównowagowych 589

21.1. Referencjalny bilans objętościowej gęstości zasobu entropii 589

21.2. Klasyczne i lokalne ujęcie drugiej zasady termodynamiki 592

21.3. Źródło entropii 595

21.4. Termodynamika procesów nieodwracalnych 598

21.5. Liniowe równania fenomenologiczne 600

21.6. Efekty krzyżowe i zasada Curie 601

21.7. Źródło entropii jako kwadratowa funkcja bodźców termodynamicznych 601

21.8. Stany stacjonarne według Prigogine’a 604

21.9. Teoria fluktuacji 606

21.10. Zasada mikroskopowej odwracalności 610

21.11. Czwarta zasada termodynamiki Onsagera i założenia dotyczące prawa zaniku fluktuacji 612

21.12. Liniowa nieosobliwa transformacja przepływów i bodźców termodynamicznych 613

21.13. Ewolucja produkcji źródła entropii w czasie 617

21.14. Równoważność definicji stanów stacjonarnych według Prigogine’a i fenomenologicznej 619

21.15. Trwałość stanów stacjonarnych 620

21.16. Wyznaczanie źródła entropii 622

Dodatek A. Rozkład Boltzmanna 624

Dodatek B. Operatory momentu pędu we współrzędnych sferycznych 630

Stałe fizyczne 635

Alfabet grecki 636

Wielokrotności i podwielokrotności jednostek miar 636

Bibliografia 637

• Title:Termodynamika
• Author:Zbigniew Wrzesiński
• ISBN:978-83-8156-632-2, 9788381566322
• Date of issue:2025-10-21
• Format:Ebook
• Item ID: e_4lwg
• Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

Loading...

Loading...