Inceputul

1. Masa moleculară
   

Masa moleculară (absolută) a unei molecule, notată m₀, este masa unei molecule de substanţă exprimată în kilograme.
Unitatea atomică de masă este definită ca a 12-a parte din masa izotopului de carbon .
kg.
Masa moleculară relativă a unei molecule, notată m_r, reprezintă numărul adimensional care arată de câte ori masa absolută a unei molecule este mai mare decât masa etalon u: .

1. Structura discretă a substanţei, definirea molului
   

Noţiunea de masă, definită la mecanică, exprimă proprietăţile inerţiale macroscopice ale unui sistem. Pentru evidenţierea structurii discrete a substanţei definim alte mărimi, referitoare la particule elmentare costituente ale unui sistem, la cantitatea şi numărul acestora. Orice corp este constituit din atomi asociaţi în molecule.
Molul
Molul este unitatea fundamentală pentru exprimarea cantităţii de substanţă dintr-un sistem fizic. Un mol este definit ca fiind cantitatea de substanţă a cărei masă, exprimată în grame, a uni sistem conţinând atâtea particule constituente câţi atomi există în 12 grame de carbon 12 ( ).

1. Mărimi molare, cantitatea de substanţă – noţiuni, definiţie pentru un sistem fizic constituit din molecule.
   

Un sistem fizic constituit din molecule este caracterizat de marimile prezentate mai jos.

• Masă molară, notată μ, este masa unui mol dintr-o substanţă constituită din molecule, exprimată în grame, care este numeric egală cu masa moleculară relativă a moleculelor constituente şi depinde exclusiv de natura substanţei: ; 1kmol’10³mol.
  
• Numărul lui Avogadro, notat N_A, reprezintă numărul de molecule dintr-un mol de substanţă: .
  
• Volumul molar V_μ reprezintă volumul ocupat de un mol de substanţă. În aceleaţi condiţii de presiune şi temperatura, toate gezele ocupă acelaşi volum molar. În condiţii normale de presiune şi temperatură (p₀’1,013 10⁵N/m² şi θ₀=0ºC), toate gazele ocupă volumul molar 22,41 .
  
• Cantitatea de substanţă
  

Cantitatea de substanţă a unui sistem, notată υ, exprimă nr de moli conţinuţi de aceasta. Substanţa este caracterizată de masa molară μ şi volumul molar V_μ, iar sistemul conţine N particule elementare (molecule, atomi, ioni, nuclee), ocupând un volum V şi având o masă totală m. .

1. Sistem termodinamic.
   

Definirea sistemului termodinamic se face în viziunea microscopică asupra substanţei, tinând cont de structura discretă a acesteia.
Sistem termodinamic
Prin sistem termodinamic se înţelege un sistem fizic delimitat de mediul exterior printr-o suprafaţă reală sau imaginară, relizat din unul sau mai multe corpuri macroscopice, conţinând o cantitate finită de substanţă, care este alcătuită dintr-un număr mare de particule elementare constituente(molecule, atomi, electroni liberi, etc.)
Constitue sisteme termodinamice:orice formă geometrică solidă, orice lichid aflat într-un vas, orice gaz aflat într-o incintă, orice amestec solid, lichid, gazos sau mixt, organismele biologice etc.
Sistemele termodinamice pot fi:
· Izolate, dacă sitemul nu schimbă nici energie şi nici substanţă cu mediul exterior;
· Închise, dacă sitemul schimbă doar energie, nu şi substanţă cu mediul exterior;
· Deschise, dacă sitemul schimbă şi energie, şi substanţă cu mediul exterior.
Parametrii de stare ai unui sistem termodinamic. Pentru a putea studia starea sau evoluţia unui sistem termodinamic, acestuia i se pot asocia o multitudine de parametri fizici definitorii, atât de natură macroscopică cât şi de natură microscopică.
Numărul gradelor de libertate ale unui sistem termodinamic îl constitue numărul parametrilor de stare independenţi aleşi pentru a descrie integral un anumit proces fizi. Alţi parametri consideraţi pentru descrierea respsctivului proces fizic se numesc parametri dependenti, aflându-se în relaţii matematice de legătură între e, precum şi cu parametri independenţi.
Starea unui sistem termodinamic. Dintre toţi parametri definitori posibili ai uni sistem termodinamic se aleg acei parametri care descriu un proces fizic din punct de vedere alinteresului asupra acestuia. Mulţimea parametrilor consideraţi descriu starea sistemului termodinamic.
Când un sistem nu evolueaza, sistemul termodinamic se află în stare staţionară, iar când evoluează se află în stare nestaţionară.
Postulatul fundamental al termodinamicii
Unsistem terodinamic izolat de madiul exterior şi aflat într-o stare de neechilibru va evolua spre o stare de echilibru termodinamic, în care va ajunge după un interval de timp şi pe care nu o va părăsi de la sine.

1. Mărimi energetice specifice sistemelor termodinamice
   

Energia intenă a unui sistem termodinamic U este o mărime fizicăscalară de stare a unui sistem termodinamic. Particulele constituente ale unei substanţe se află într-o continuă mişcare de agitaţie termică. La un moment dat, fiecare particulă posedă o emergie cinetică dată de natura particulei şi de conjunctura în care se află cu particulele vecine.
Căldura Q este o mărime fizică scalară de proces care măsoară transferul de energie prin contact termic între sistemele termodinamice în procesele care au loc între acestea. Căldura se măsoară, în S.I., în jouli (J), ca şi energia. Caloria este unitatea de măsură tolerată în tehnică: 1 cal = 4,18 J (echivalentul caloriei în jouli).

1. Contacte între sisteme termodinamice
   

Contactul între un sistem termodinamic şi un alt sistem din mediul exterior lui se realizează atunci când sistemul dat nu mai e izolat de mediul exterior, având loc interacţiuni cu calălalt sistem.
Contactul dintre cele două sisteme poate fi:

• Contact mecanic, atunci când schimbul de energie dintre sisteme se face prin lucrul mecanic realizat de forţele efectuate de unl dintre sisteme asupra celuilalt;
  
• Contact termic, atunci când schibul de energie dintre sisteme se face exclusiv prin căldură;
  
• Contact prin shimb de substanţă între cele două sisteme.
  

1. Proces termodinamic
   

Termodinamica studiază sistemele termodinamice care scimbă enrgie cu exteriorul sub formă de căldură şi de lucru mecanic.
Procesul termodinamic se defineşte ca fiind un sistem termodinamic dintr-o stare de echilibru în altă stare de echilibru. Procesul termodinamic mai poartă şi numele de transformare de stare.
Clasificarea proceselor termodinamice din punct de vedere al evoluţiei paramatrilor de stare ai sistemului
· Procesele cvasistatice se desfăşoară lent, parametrii de stare corespuzător stărilor intermediare pot fi determinaţi.
· Procesele nestatice se desfăşoară rapid, dintr-o stare iniţială de echilibru într-o stare finală de achilibru. Parametrii stărilor intermediare nu se pot determina şi reprezenta grafic, deoarece nu sunt stări de echilibru.
Clasificarea proceselor termodinamice din punct de vedere al posibilităţii evoluţiei procesului termodinamic dintr-o stare în alta şi invers(în ambele sensuri)
· Procese reversibile sunt acele procese în care evoluţia poate fi în ambele sensuri, iar stările intemediare de echilibru sunt aceleaşi în ambele sensuri ale evoluţiei.
· Procese ireversibile sunt acele procese în care cel puţin una dintre condiţiile de definiţie ale proceselor reversibile nu este îndeplinită.

Clasificarea proceselor termodinamice din punct de vedere al relaţiei dintre starea finală şi cea iniţială
· Procesele ciclice sunt acele procese în care starea finală coincide cu starea iniţială.
· Procesele neciclice sunt acele procese în care starea finală nu coincide cu starea iniţială.

1. Echilibrul termic, principiul zero al termodinamici, noţiunea de temperatură, termometrie
   

Starea de încălzire a uni sistem termodinamic format din molecule depinde de mişcarea dezordonată de agitaţie a moleculelor sale (existenţa acestei stări poate fi pusă în evidenţă cu ajutorul simţurilor umane, dar nu pote fi măsurată şi cuantificată de acesta).
Agitaţia termică reprezintă mişcarea permanentă şi dezordonată a moleculelor unui sistem termodinamic în toate direcţiile şi determină starea de încălzire a sistemului.
Difuzia este fenomenul care constă în pătrunderea moleculelor unei substanţe printre cele ale altei substanţe. Fenomenul de difuzie este foarte pregnant în cazul punerii în contact a două gaze, dar într-o mai mică măsură la punerea în contact a două lidhide. Difuzia se produce mai repede la încălzirea sistemelor ale căror particule difuzează. Moleculele sau ionii din orice substanţă aflată într-una din stările de agregare cunoscute sunt în permanenţă în mişcare, care depinde de starea de agregare şi de starea de încălzire.
Echilibrul termic. Realizând un contact termic între două corpuri (unl cald şi altul rece), fără schimb de energie prin efectuare de lucru mecanic sau schimb de substanţă între ele, acestea ajung spontan şi ireversibil, după un interval de timp, conform postulatului fundamental al termodinamicii, să aibă aceeaşi stare de încălzire. În această situaţie, corpurile nu mai schimbă între ele energie sub formă de căldură şi se spune că se află în echilibru termic.
Principiul zero al termodinamicii
Două sisteme termodinamice, fiecare aflat în echilibru termic cu al treilea, sunt şi ele în echilibru termic. Acest principiu, determinat pe cale experimentală, se numeşte şi principiul tranzitivităţii echilibrului termic.
Temperatura empirică. Unei anumite stări de îcălzire a unui sistem termodinamic i se pune în corespondenţă un parametru numit temperatura empirică a sistemului. Pentru un sitem dat, temperatura este un parametru termodinamic intern de tip intensv, având valori egale pentru stările de echilibru termodinamic care sunt între ele în echilibru termic şi valori diferite pentru stările de echilibru termodinamic care nu sunt în relaţie de echilibru termic.
Scări de temperatură. Temperatura empirică este cuantificată printr-o mărime unitară numită grad şi prin definirea convenţională în grade a unor scări de temperatură. Măsurarea temperaturii, conform unei scări definite, se realizează cu anumite dispozitive denumite termometre.

• Scara Celsius cuantificată în grade Celsius (ºC) este o scară centigradă convenţională şi are ca temperaturi de referinţă, prin convenţie, valoarea 0ºC, corespunzător situaţiei când gheaţa pură se topeşte la presiune normală, şi 100ºC, corespunzător situaţiei când apa pură fierbe la presiune nomală.
  
• Scara Kelvin, adoptată în S.I., are fixat punctul zero al scalei la temperatura -273,15ºC. Temperatura absolută, egală cu zero (T₀=0K), corespunde stării materiei în care ar înceta mişcarea de agitaţie, termică a moleculelor. Unitatea de temperatură adică Kelvin-ul, are aceeaşi mărime ca şi gradul de pe scara Celsius: 1K=1ºC TK=0ºC+273,15
  
• Scara Fahrenheit fixează aceleaşi stări de referinţă ca şi scara Celsius, dar le atribuie alte valori: 32ºF, corespunzător situaţiei când gheaţa pură se topeşte la presiune normală, şi 212ºF, corespunzător situaţiei când apa pură fierbe la presiune nomală. tºF=32+1,8t(ºC)
  

Tipuri de termometre

• Termometrul clasic cu coloană de lichid este realizat dintr-un corp termometric în care se află mercur, toluen sau alcool, continuat de un tub capilar gradat după o scară de temperatură. Lungimea coloanei de lichid creşte linear cu temperatura prin fenomenul de dilatare a lichidului. Notând cu l₀ lugimea coloanei de lichid la 0ºC şi cu α coeficientul de dilatare a lichidului, lungimea l a coloanei de lichid la temperatura t se calculează cu formula: .
  
• Termometrul metalic utilizează o lamă bimetalică formată formată din două lame având aceeaşi formă geometrică, solidare între ele şi confecţionate din două metale diferite şi care se dilată diferit la încălzire. Acesta produce curbarea lamei în funcţie de temperatura la care se află dispozitivul, tradusă in mişcarea unui ac indicator în faţa unei scale gradate.
  
• Termometrul cu termocuplu utilizează variaţia tensiunii electrice, care apare între sudurile a două metale diferite, când una dintre suduri este la o temperatură mai ridicată decât cealaltă. Acestă tensiune este măsurată de un milivoltmetru, etalonat prin corespondenţă într-o scară de temperatură.
  
• Termometrl realizat cu dispozitive electronice utilizează sonde cu structuri semiconductoare care-şi modifică rezistenţa electrcă la încălzire. Variaţia intensităţii curentului care trece prin acestea este măsurat de un miliampermetru care are scara gradată în unităţi de temperatură.
  

1. Procese termodinamice pentru gaze
   

Presiunea p este mărimea fizică scalară numeric egală cu raportul dintre mărimea forţei F, care apasă perpendicular pe o suprafaţă plană a unui mediu fluid, şi aria S a acestei suprafeţe: .
Unitatea de măsură pentru presiune se numeşte pascal: .
Starea de echilibru pentru gaze este descrisă complet de valorilor: presiunea p, volumul V şi temperatura T. Nu toţi parametrii de stare care descriu diferite proprietăţi ale unui sistem termodinamic au valiri independente. Prin folosirea unor relaţii cunoscute, se poate exprima un parametru de stare în funcţie de alţi parametri independenţi. Expresia matematică care descrie relaţia între parametri de stare printr-o funcţie de forma se numeşte ecuaţia termică de stare a gazului.
Procesele termodinamice care pot apărea în cazul gazelor, considerând m =const., sunt:

• Proces izoterm, dacă pe tot parcursul desfăşurării procesului, temperatura rămâne constantă (T=const.);
  
• Proces izocor, dacă pe tot parcursul desfăşurării procesului, volumul rămâne constant (V=const.);
  
• Proces izobar, dacă pe tot parcursul desfăşurării procesului, presiunea rămâne constantă(p=const.);
  
• Proces oarecare, dacă pe tot parcursul desfăşurării procesului, nici unul dintre parametri p, V, T nu rămâne constant;
  
• Proces adiabatic, dacă procesul se desfăşoară fără schimb de căldură cu exteriorul (Q=0).