На головну

Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія ідеального газу. Робота, що здійснюється газом. Процес передачі теплової енергії.

  1. B. C. Соловйов про право, державі і історичному процесі.
  2. Cинхронизация операцій технологічного процесу
  3. D) Щоб кінетична енергія дорівнювала нулю
  4. II. ПСИХОЛОГІЯ ПІЗНАВАЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ
  5. III. 2003 рік - початок нового періоду, набуття нової якості ПР-галузі.
  6. O можливість здійснення рекламного процесу з використанням усього комплексу засобів і методів реклами і їх органічного зв'язку в комерційному підприємстві;
  7. Process Control Block і контекст процесу

Внутрішня енергія ідеального газу.

Якщо потенційна енергія взаємодії молекул дорівнює нулю, внутрішня енергія ідеального газу дорівнює сумі кінетичних енергій хаотичного теплового руху всіх його молекул:

.

Внутрішня енергія ідеального газу прямо пропорційна його абсолютній температурі. Отже, при зміні температури ідеального газу обов'язково змінюється його внутрішня енергія; якщо температура залишається постійною, то внутрішня енергія ідеального газу не змінюється.

Робота. Якщо якась речовина знаходиться під обмежуючим впливом зовнішньої сили, наприклад атмосферного тиску P, то при зміні його об'єму V, скажімо розширенні, внаслідок руху проти чинної сили відбувається робота. Повну здійснюються роботу можна знайти як площа залежності сили від відповідного розміру, як показано на рис. 1, де площею ділянки, виділеного ретушшю, представлена ??робота, що здійснюються газом при розширенні від V1 до V2. Такий спосіб її визначення необхідний, оскільки тиск може змінюватися. При малій зміні обсягу тиск набагато не зміниться, так що мала кількість яку здійснюють роботи дорівнюватиме:

Отже, повна здійснюються робота

При швидкому стискуванні газу деяка частина роботи, яку здійснюють над ним, може помітно підвищити його температуру. Якщо газ знаходиться в теплоизолированном посудині (або стискається настільки швидко, що не встигає хоча б частково віддати свою теплоту), така зміна обсягу називається адіабатичним. Якщо ж газ не має теплоізоляцію, то відбувається тепловіддача, і газ зберігає температуру навколишнього середовища. Така зміна обсягу називається ізотермічним.

 Мал. 1. Робота, що здійснюється ГАЗОМ при розширенні від обсягу V1 до V2. Дорівнює площі під криволінійної залежністю обсяг - тиск.

фізичний процес передачі теплової енергії від більш гарячого тіла більш холодному або безпосередньо (при контакті), або через розділяє (тіла або середовища) перегородку з будь-якого матеріалу. Коли фізичні тіла однієї системи знаходяться при різній температурі, то відбувається передача теплової енергії, або теплопередача від одного тіла до іншого до настання термодинамічної рівноваги. Мимовільна передача тепла завжди походить від більш гарячого тіла більш холодному, що є наслідком другого закону термодинаміки.

38. Теплоємність ідеального газу при V = const і P = const. Рівняння Майєра.

Якщо в результаті теплообміну тілу передається деяка кількість теплоти, то внутрішня енергія тіла і його температура змінюються. Кількість теплоти Q, необхідне для нагрівання 1 кг речовини на 1 К називають питомою теплоємністю речовини c. c = Q / (m?T).

У багатьох випадках зручно використовувати молярну теплоємність C: C = M х c,

де M - молярна маса речовини.

Визначена таким чином теплоємність не є однозначною характеристикою речовини. Відповідно до першого закону термодинаміки зміна внутрішньої енергії тіла залежить не тільки від отриманого кількості теплоти, але і від роботи, досконалої тілом. Залежно від умов, при яких здійснювався процес теплопередачі, тіло могло здійснювати різну роботу. Тому однакову кількість теплоти, передане тілу, могло викликати різні зміни його внутрішньої енергії і, отже, температури.

Така неоднозначність визначення теплоємності характерна тільки для газоподібної речовини. При нагріванні рідких і твердих тіл їх обсяг практично не змінюється, і робота розширення виявляється рівною нулю. Тому все кількість теплоти, отримане тілом, йде на зміну його внутрішньої енергії. На відміну від рідин і твердих тіл, газ в процесі теплопередачі може сильно змінювати свій обсяг і здійснювати роботу. Тому теплоємність газоподібного речовини залежить від характеру термодинамічного процесу. Зазвичай розглядаються два значення теплоємності газів: CV - молярна теплоємність в ізохоричному процесі (V = const) і Cp - молярна теплоємність в изобарном процесі (p = const).

В процесі при постійному обсязі газ роботи не робить: A = 0. З першого закону термодинаміки для 1 благаючи газу слід QV = CV ?T = ?U.

Зміна ?U внутрішньої енергії газу прямо пропорційно зміні ?T його температури.

Для процесу при постійному тиску перший закон термодинаміки дає:

Qp = ?U + p (V2 - V1) = CV ?T + p?V,

де ?V - зміна обсягу 1 благаючи ідеального газу при зміні його температури на ?T. Звідси випливає:

Cp = Qp /?T = CV + p ?V / ?T

Ставлення ?V / ?T може бути знайдено з рівняння стану ідеального газу, записаного для 1 благаючи: pV = RT,

де R - універсальна газова стала. При p = const

p ?V = R ?T або ?V / ?T = R / р

Таким чином, співвідношення, що виражає зв'язок між молярними теплоємності Cp і CV, має вигляд (формула Майера): Cp = CV + R.

Молярна теплоємність Cp газу в процесі з постійним тиском завжди більше молярної теплоємності CV в процесі з постійним об'ємом

 



Барометрична формула. РозподілБольцмана. | Адіабатичний процес. Рівняння Пуассона. Графік адіабатичного процесу.

Пружні хвилі. Шкала пружних хвиль. Довжина хвилі. Хвильове число. Поздовжні і поперечні хвилі, приклади. | Диференціальне хвильове рівняння і його рішення. | неоднорідне рівняння | Стоячі хвилі. Рівняння стоячої хвилі. Аналіз амплітуди стоячій хвилі, координати вузлів і пучностей. Роль граничних умов при відображенні від кордону розділу. | Енергія пружних хвиль. Вектор Умова. Інтенсивність. | Типи коливань (моди) струни закріпленої з двох сторін, закріпленої з одного боку, роль граничних умов. Основний тон і обертони. | Висновок основного рівняння МКТ. Фізичний сенс термодинамічної температури. Ефективне значення швидкість. Середня енергія поступального руху молекул газу. | Ступеня свободи молекули і середня енергія руху молекули. | Дослідне доказ МКТ (молекулярно-кінетичної теорії), досліди Штерна і Ламмерт. | Найбільш ймовірна, середньоквадратична і середня арифметична швидкості молекул газу |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати