Formule de fizică: termodinamică, pentru liceu și Bac

Gazul ideal: mărimi și legi

Mărime / lege	Formula	Unități SI, observații
Temperatura absolută	$T [K] = t [^{\circ} C] + 273, 15$	$Δ T = Δ t$
Cantitatea de substanță	$ν = \frac{m}{μ} = \frac{N}{N _{A}}$	$μ$ în $kg/mol$ (SI), ex. $μ_{O_{2}} = 0, 032 kg/mol$ ; raportul $m / μ$ se poate calcula și cu $m$ în g și $μ$ în g/mol; $N_{A} = 6, 022 \cdot 1 0^{23} mo l^{- 1}$
Ecuația termică de stare	$p V = ν R T$	$R = 8, 314 J/ (mol \cdot K)$
Constanta Boltzmann	$k = \frac{R}{N _{A}} = 1, 38 \cdot 1 0^{- 23} J/K$
Forma cu concentrația	$p = n k T$	$n = \frac{N}{V}$ în $m^{- 3}$
Densitatea gazului	$ρ = \frac{p μ}{R T}$	$μ$ în $kg/mol$ ; ex. $O_{2}$ la c.n.: $ρ = 1, 428 kg/ m^{3}$
Transformarea izotermă	$p_{1} V_{1} = p_{2} V_{2}$	$T = const.$ , $ν = const.$
Transformarea izobară	$\frac{V _{1}}{T _{1}} = \frac{V _{2}}{T _{2}}$	$p = const.$ (Gay-Lussac)
Transformarea izocoră	$\frac{p _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2}}{T _{2}}$	$V = const.$ (Charles)
Legea generală	$\frac{p _{1} V _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2} V _{2}}{T _{2}}$	$ν = const.$
Volumul molar în condiții normale	$V_{μ} = \frac{R T _{0}}{p _{0}} \approx 22, 4 L/mol$	$T_{0} = 273, 15 K$ , $p_{0} = 101325 Pa$

Mărime / lege	Formula	Unități SI, observații
Ecuația fundamentală cinetico-moleculară	$p = \frac{1}{3} n m_{0} v^{2} = \frac{2}{3} n E_{c}$	$m_{0}$ : masa unei molecule
Energia cinetică medie de translație	$E_{c} = \frac{3}{2} k T$
Viteza termică	$v_{T} = \frac{3 R T}{μ} = \frac{3 k T}{m _{0}}$	$μ$ în $kg/mol$ ; ex. $O_{2}$ la $273, 15 K$ : $v_{T} \approx 461 m/s$
Energia internă a gazului ideal	$U = ν C_{V} T$	$C_{V}$ în $J/ (mol \cdot K)$
Capacități calorice molare	$C_{V} = \frac{i}{2} R$ , $C_{p} = C_{V} + R$ (Mayer)	$i = 3$ monoatomic, $5$ diatomic, $6$ poliatomic
Exponentul adiabatic	$γ = \frac{C _{p}}{C _{V}}$	$γ = \frac{i + 2}{i}$

Mărime / lege	Formula	Unități SI, observații
Principiul I	$Δ U = Q - L$	$L$ : lucrul făcut de gaz
Lucrul în transformarea izobară	$L = p Δ V = ν R Δ T$
Transformarea izocoră	$L = 0$ , $Q_{V} = ν C_{V} Δ T = Δ U$
Transformarea izotermă	$Δ U = 0$ , $Q = L = ν R T ln \frac{V _{2}}{V _{1}}$	$V_{1} > 0$ , $V_{2} > 0$
Transformarea adiabatică	$Q = 0$ , $p V^{γ} = const.$ , $T V^{γ - 1} = const.$ , $L = - Δ U$
Randamentul motorului termic	$η = \frac{L}{Q}_{1} = 1 - \frac{∣ Q _{2} ∣}{Q _{1}}$	$Q_{1}$ : căldură primită, $Q_{2}$ : cedată
Randamentul ciclului Carnot	$η_{C} = 1 - \frac{T _{2}}{T _{1}}$	$T_{1} > T_{2}$ (surse în kelvin)