Изопроцессы идеального газаУравнение первого закона термодинамики можно записать для равновесных процессов изменения его состояния в ином виде, используя выражения для теплоемкости однородного тела, откуда Тогда первый закон можно записать в виде: Применим его к различным изопроцессам идеального газа.
1. Изохорный процесс, На диаграмме
При изохорном конечном нагреве газа от температуры Т1 до температуры Т2 изменение внутренней энергии равно
Для идеального газа внутренняя энергия это энергия теплового движения молекул, непосредственно не зависящая от объема (расстояния между молекулами), как в реальных газах. При расширении и сжатии газа его Значит, для любого равновесного процесса изменения состояния идеального газа уравнение первого закона термодинамики имеет вид:
2. Изобарный процесс, Он реализуется при нагревании газа в цилиндре с подвижным поршнем, на который действует постоянное внешнее давление. На рис. изображены процессы изобарного расширения газа при его нагревании (1-2) и изобарного сжатия при его охлаждении (2-3). Элементарная теплота, сообщенная газу в изобарном процессе:
Элементарная работа, совершенная идеальным газом при этом:
Из последнего уравнения можно выяснить смысл
Подставим в первый закон выражения для
Работа газа при изобарном расширении при переходе из состояния 1 в состояние 2 , рис.
Если
Рис.4
3. Изотермический процесс, Т=const. Может происходить в условиях, когда теплообмен между газом и внешней средой осуществляется при постоянной (конечной) разности температур. Для этого теплоемкость внешней среды должна быть велика и процесс расширения или сжатия должен идти весьма медленно (для квазиравновесия). Изотермическими являются процессы кипения, конденсации, плавления и кристаллизации химически чистых веществ, происходящих при постоянном давлении. Для идеального газа в этом процессе выполняется закон Бойля – Мариотта:
т.е., вся теплота, сообщенная системе, идет на совершение газом работы против внешних сил:
При изотермическом расширении Теплоемкость газа в изотермическом процессе
3. Адиабатный процесс, Это процесс, при котором система не обменивается теплотой с окружающей средой. Практически процесс производят при достаточно быстром расширении или сжатии газа. Тогда из первого закона следует:
Здесь Из (13) видно, что При расширении Связь между параметрами состояния адиабатного процесса можно найти, взяв дифференциалы от
Это есть уравнение адиабаты или уравнение Пуассона. С помощью уравнения Менделеева – Клапейрона его можно записать через другие параметры:
Из рис. видно, что адиабата идет круче, чем изотерма, поскольку Работа в адиабатном (конечном) процессе 1-2 ( на рис. площадь под кривой)
Политропный процесс Он является обобщением рассмотренных выше процессов изменения состояния газа и описывается уравнением:
Статистическая физика Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ![]() ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2268)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |