Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам: изохорному, изобарному, изотермическому и адиабатному процессу.
§ 54. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяютсяизопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным. Изохорный процесс (V = const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатах р, Vизображается прямой, параллельной оси ординат (рис. 81), где процесс 1—2 есть изохорное нагревание, а 1—3 — изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е. dA=pdV = 0. Как уже указывалось в § 53, из первого начала термодинамики ( d Q=dU+dA) для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии: dQ =dU Согласно формуле (53.4), dUm = CvdT. Тогда для произвольной массы газа получим Изобарный процесс (р=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, Vизображается прямой, параллельной оси V . При изобарном процессе работа газа (см. (52.2)) при расширении объема от V1до V2 равна и определяется площадью прямоугольника, выполненного в цвете на рис. 82. Если использовать уравнение (42.5) Клапейрона — Менделеева для выбранных нами двух состояний, то откуда Тогда выражение (54.2) для работы изобарного расширения примет вид Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если T2-T1=1К, то для 1 моля газа R=А, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при нагревании его на 1 К. В изобарном процессе при сообщении газу массой от количества теплоты его внутренняя энергия возрастает на величину (согласно формуле (53.4)) При этом газ совершит работу, определяемую выражением (54.3). 94 Изотермический процесс (T=const). Как уже указывалось в § 41, изотермический процесс описывается законом Бойля — Мариотта: pV=const. Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу (см. рис.60), расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходил процесс. Исходя из выражений (52.2) и (42.5) найдем работу изотермического расширения газа: Так как при T=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется: то из первого начала термодинамики (dQ =dU+ d A) следует, что для изотермического процесса dQ=dA, т. е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил: Следовательно, для того чтобы при работе расширения температура не уменьшалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (270)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |