Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов
Для характеристики тепловых свойств тел в термодинамике используется понятие теплоемкости. Теплоемкостьютела называется физическая величина, равная , где - количество теплоты, сообщенное телу, dТ - соответствующее приращение температуры тела. Удельнойси молярнойС теплоемкостями называют теплоемкости единицы массы и единицы количества вещества соответственно: , . Так как количество вещества , получаем, что . На основе этих определений количество теплоты, сообщенное телу, может быть выражено как . Теплоемкость зависит не только от вида вещества, но и от характера процесса изменения состояния тела. Так, например, изохорный процесс характеризуют теплоемкостью при постоянном объемеСv,изобарный - теплоемкостью при постоянном давленииСp. Для изотермического процесса теплоемкость оказывается равной бесконечности, так как для него . В случае адиабатного процесса теплоемкость равна нулю, так как при адиабатном процессе нет теплообмена с окружающей средой, т. е. . Рассмотрим изопроцессы идеальных газов с точки зрения первого начала термодинамики. При изохорном процессе , поэтому работа не совершается . Для него первое начало принимает вид . Выражая количество теплоты через теплоемкость, получаем . Интегрируя обе части этого уравнения, получим . Полученное выражение для приращения внутренней энергии идеального газа справедливо не только для изохорного процесса, но и для любого другого равновесного процесса. В случае же реальных газов изменение объема приводит к изменению расстояний между молекулами и, следовательно, к изменению потенциальной энергии их взаимодействия и, соответственно, внутренней энергии. Поэтому приращение внутренней энергии реального газа описывается данным соотношением только при изохорном процессе. При изобарном процессе , . Из уравнения Клапейрона-Менделеева , а работа , или . Первое начало термодинамики принимает вид , или . Данное соотношение называют уравнением Майера. Оно показывает, что при постоянном давлении для нагревания на 1 К необходимо сообщать газу больше тепла, чем при постоянном объеме. Связано это с тем, что при изобарном процессе подводимое тепло идет не только на увеличение внутренней энергии, но и на совершение работы газом против внешних сил. При изохорном же процессе все подводимое тепло тратится на увеличение внутренней энергии (т. е. на увеличение температуры). При изотермическом процессе , . Поэтому внутренняя энергия идеального газа не изменяется: . Первое начало принимает вид . Интегрируя, получаем , где V1, V2 - начальный и конечный объемы.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (904)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |