Diagramă termodinamică

Termodinamică
Schema unei mașini termice Carnot
Ramuri Clasică Statistică Chimică Cuantică la echilibru / nu la echilibru
Principii Zero Primul Al doilea Al treilea
Sisteme Izolat Închis Deschis Adiabatic Stare Ecuație de stare Gaz ideal Gaz real Stare de agregare Fază Echilibru Volum de control Instrumente Procese Destindere liberă Izobar Izocor Izotermic Adiabatic exponent Izentropic Izentalpic Politropic Cvasistatic Reversibil Ireversibil disipare Cicluri Carnot Direct Inversat Randament și eficiență
Propertăți ale sistemelor Notă: Parametri conjugați cu italice Diagrame termodinamice Proprietăți intensive și extensive Funcții de proces Lucru mecanic Căldură Funcții de stare Temperatură / Entropie Presiune (internă) / Volum Potențial chimic / Număr de particule Titlul vaporilor Proprietăți reduse
Proprietăți ale materialelor Baze de date cu proprietăți Capacitate termică masică  $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ Coeficient de compresibilitate  $\beta =-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ Coeficient de dilatare volumică  $\alpha =$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
Ecuații Teorema lui Carnot Teorema lui Clausius Relația fundamentală Legea gazelor ideale Stări corespondente Relațiile Maxwell Relațiile Onsager Ecuațiile Bridgman Tabel cu ecuații termodinamice
Potențiale Energie internă: $U(S,V)$ Energie liberă: $A(T,V)=U-TS$ Entalpie: $H(S,p)=U+pV$ Entalpie liberă: $G(T,p)=H-TS$ Entropie liberă
Istorie Cultură Istorie Generală Istoria entropiei Legile gazelor Istoria perpetuum mobilelor Filozofie Entropie și timp Entropie și viață Clichetul brownian Demonul lui Maxwell Paradoxul morții termice Paradoxul lui Loschmidt Sinergetică Teorii Teoria caloricului Forța vie Echivalentul mecanic al caloriei Putere motrice Lucrări fundamentale An Experimental Enquiry Concerning ... Heat On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Réflexions sur la puissance motrice du feu Cronologii Termodinamică mașini termice Artă Învățământ Suprafața termodinamică a lui Maxwell Entropia ca disipare a energiei
Personalități Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Altele Nucleație Autoasamblare Autoorganizare Ordine și dezordine
Categorie

O diagramă termodinamică este o diagramă folosită pentru a reprezenta stările termodinamice ale unui material (de obicei un fluid) și urmările manipulării acestui material. De exemplu, diagrama temperatură–entropie (diagrama T–s) poate fi folosită pentru a demonstra comportarea unui fluid atunci când este comprimat de un compresor.

Caracteristica principală a diagramelor termodinamice este echivalența dintre aria din diagramă și energie. Când fluidul își modifică presiunea și temperatura în timpul unui proces termodinamic conform unei curbe închise din diagramă, aria cuprinsă de această curbă este proporțională cu energia care a fost primită sau cedată de fluid.

În meteorologie

Mai ales în meteorologie, diagramele sunt folosite pentru a analiza starea actuală a atmosferei obținută din măsurătorile radiosondelor, ridicate de obicei cu baloane meteorologice. În astfel de diagrame, valorile temperaturii și a umidității (reprezentate de punctul de rouă) sunt afișate în raport cu presiunea atmosferică. Astfel, diagrama oferă la o primă vedere stratificarea atmosferică reală și distribuția verticală a vaporilor de apă. O analiză ulterioară oferă baza reală și înălțimea superioară a norilor cumulus (convectivi) sau posibile instabilități în stratificare.

Tipuri de diagrame termodinamice

Vezi și: Diagramă de fază.

Diagramele de uz general sunt:

• diagrama p–V,
• diagrama T–s,
• diagrama h–s (Mollier),
• diagrama pentru aer umed,
• curba de răcire,
• diagrama indicată,
• curba de saturație a vaporilor,
• suprafața de stare a lui Maxwell.

În meteorologie se utilizează în special trei tipuri de diagrame termodinamice:

• diagrama Herlofson
• tefigrama
• emagrama

Toate cele trei diagrame sunt derivate din diagrama fizică p–α, care combină presiunea, p , și volumul masic, α , ca fiind coordonatele de bază. Diagrama p–α prezintă o deformare puternică a rețelei pentru condițiile atmosferice, prin urmare ea nu este utilă în meteorologie. Cele trei diagrame sunt construite din diagrama p–α folosind transformări de coordonate adecvate.

Nefiind o diagramă termodinamică în sens strict, deoarece nu afișează echivalența energie–arie, este

• diagrama Stüve

însă datorită construcției sale mai simple este preferată în învățământ.

O altă diagramă utilizată pe scară largă care nu afișează echivalența energie–arie este tetagrama (diagrama θ–p sau θ–z), utilizată pe scară largă în meteorologia stratului limită.

Caracteristici

De obicei diagramele termodinamice sunt formate din rețele din următoarele tipuri de linii:

• izocore = linii de volum constant,
• izobare = linii de presiune constantă,
• izoterme = linii de temperatură constantă,
• izentalpe = linii de entalpie constantă,
• izentrope = linii de entropie constantă.

În meteorologie, în afară de izobare și izoterme se mai folosesc:

• adiabate uscate = linii de temperatură potențială constantă (temperatura unei particule de aer uscat în ascensiune),
• adiabate umede = linii de temperatură potențială constantă (temperatura termometrului umed),
• izodrosoterme = linii cu aceeași valoare a punctului de rouă a particulei în ascensiune.

Se obțin gradientul autoconvectiv^⁠(d) (vertical) al aerului uscat, respectiv al aerului umed saturat. Cu ajutorul acestor linii, se pot calcula parametri precum nivelul de condensare al norilor, nivelul de convecție liberă, debutul formării norilor etc.

Bibliografie

• Ioan Vlădea, Tratat de termodinamică tehnică și transmiterea căldurii, București: Editura Didactică și Pedagogică, 1974
• Toma Runcanu ș.a., Dicționar meteorologic, ed. a II-a, București: 2014</ref>
• en John Houghton, The Physics of Atmospheres, Cambridge University Press, 2002. În special cap. 3.3. care tratează tefigrama.
• de Organisation Scientifique et Technique Internationale du Vol à Voile (OSTIV), Handbook of meteorological forecasting for soaring flight, WMO Technical Note No. 158, ISBN: 92-63-10495-6, (cap. 2.3), accesat 2024-08-08</ref>

Legături externe

• Materiale media legate de diagramă termodinamică la Wikimedia Commons
• en www.met.tamu.edu/../aws-tr79-006.pdf A very large technical manual (164 pages) how to use the diagrams.

• en www.comet.ucar.edu/../sld010.htm A course on how to use diagrams at Comet, the Cooperative Program for Operational Meteorology, Education and Training.