Внутренняя энергия идеального газа

Тепловое движение молекул одноатомного газа идёт тем интенсивнее, чем больше его внутренняя энергия.Согласно закону Джоуля, выведенному эмпирически, внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления или объёма. Исходя из этого факта, можно получить выражение для изменения внутренней энергии идеального газа. По определению молярной теплоёмкости при постоянном объёме, ^[11]. Так как внутренняя энергия идеального газа является функцией только температуры, то

(2)

где:

— число молей идеального газа.

Работа газа

В частном случае, когда работа совершается через изменение объёма, можно определить её таким способом. Пусть газ заключён в цилиндрический сосуд, плотно закрытый легко скользящим поршнем. Если газ будет расширяться, то он будет перемещать поршень и при перемещении на отрезок dh совершать работу:

,где F — сила, с которой газ действует на поршень. Перепишем уравнение:

итого работа будет равна:

Аналогично видно, что уравнение выполняется и для сосудов с произвольной поперечной формой сечения. Данное уравнение справедливо и при расширении на произвольных объёмах. Для этого достаточно разбить поверхность расширения на элементарные участки dS на которых расширение одинаково^[7].

Итого основное уравнение термодинамики примет вид:

(1)

12) Обратимый процесс может протекать как в прямом так и в обратном направлении.(сво-ва:-- при прямом ходе система получает тепло Q и совершает работу A то при обратном ходе система система будет отдавать тепло Q`=Q cовершать работу A`=A—после протекания обратного прочцесса в окр. Среде не должно оставаться никаких изменений, всегда максимальная работа) Необратимый процесс это процесс которому обратное направление маловероятно

Круговые циклы процесс в результате которого термодинамическая системы возврашается в исходное состояние

Работа в круговых циклах = площади охватываюшей кривой Q=dU+A (dU=0)

Прямой цикл(по часовй) Обратный цикл(против часовой)

Тепловые машины A>0 холодильные машины A<0

13)Энтропия- функция состояние термодиномической системы, изменение которой при переходе системы из состояния 1 в 2 равно сумме приведенных кол-во тепла, сообщенных системы при обратимом переходи из 1 в 2 – является функцией состояния, физического смысла нет!!!, статистический смысл энтропии – связана с микроскопическими строением и статистическим характером теплового движения частиц системы.

Термодинамическая энтропия -термодинамическая функция, характеризующая меры неупорядоченности системы.

Сво-ва: энтропия-величина аддитивная , т.е. равна сумме всех энтропий тел входящих в систему.

14)Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

А)Клаузисс- невозможны такие процессы, единственными конечными результатами которых был бы самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к более нагретому Б)Томсона -невозможны такие процессы единственным конечными результатами которых являлось бы отнятие от некоторого тела определенного кол-во тепла и превращение этого тепла полностью в работу.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) — физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю.

Третье начало термодинамики может быть сформулировано так:

«Приращение энтропии при абсолютном нуле температуры стремится к конечному пределу, не зависящему от того, в каком равновесном состоянии находится система».

или

15)Идеальная Т.М. работает по Карно, из всех действующих Т.М. имеющих одинаковые температуры (холодильника и нагревателя), наибольшим КПД обладают машины на обратимом методе. КПД обр>КПЖ необрат. КПД обратимых машин равен друг другу и не зависят от конструкции машины и от природы рабочего вещества .(реальные процессы теряют энергию за счет : трения, теплопроводности и др.)

Холодильная машина-устройство в котором за счет работы внешних сил теплота передается от менее нагретых тел более нагретым. (имеет: горячий теплообменник, испаритель, холодный теплообменник, компрессор. )

Цикл Карно- является самым экономичным и представляет собой круговой процесс (две изотермы и две адиобаты).

**(26)

Реальные тепловые двигатели и холодильники: турбореактивный (КПД=20-30%), карбюраторный(25-30), дизельный (35-45)