- •Изохорический процесс
- •Изобарический процесс
- •Адиабатический процесс
- •2. Теплоемкость газа
- •Применение первого начало термодинамики Изотермический процесс
- •Изохорический процесс
- •Изобарический процесс
- •Адиабатический процесс
- •Степени свободы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •73 74
Изохорический процесс
Изохорический процесс происходит при постоянном объеме. Зависимость давления от температуры описывается уравнением:
- закон Шарля , (2)
который читается: для данной массы газа при постоянном объеме давление газа линейно возрастает с увеличением температуры.
Изобарический процесс
Изобарический процесс. Это процесс, происходящий при постоянном давлении, Р=const.
Зависимость объема от температуры описывается законом:
- закон Гей-Люсака, (3)
который читается: для данной массы газа при постоянном давлении объем газа линейно возрастает с ростом температуры.
Адиабатический процесс
Адиабатическим процессом называется процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (dQ = 0). Он описывается уравнением Пуассона:
, (4)
где -постоянная адиабатического процесса. Постоянная адиабатического процесса равна:
. (5)
При адиабатическом процессе изменяются все параметры газа: давление, объем и температура.
2. Теплоемкость газа
Количество теплоты dQ , сообщенное телу при нагревании, равно
,
где с - удельная теплоемкость вещества, равная количеству теплоты, сообщаемой единице массы вещества для нагревания ее на один градус.
Помимо удельной теплоемкости вводится понятие мольной теплоемкости. Мольная теплоемкость С - равная количеству теплоты, сообщаемой одному молю вещества для нагревания его на один градус.
Мольная и удельная теплоемкости связаны между собой соотношением:
С = с, (6)
где С - мольная теплоемкость, - молярная масса.
Газ можно нагревать при постоянном давлении и при постоянном объеме, поэтому для газа вводятся две теплоемкости: изобарическая и изохорическая. Мольная изобарическая и мольная изохорическая теплоемкости газа связаны с соответственными соотношениями:
; .
Отсюда видно, что отношение мольных теплоемкостей газа равно отношению удельных.
Количество теплоты, сообщенное 1 молю газа при изохорическом процессе, равно:
, (7)
а при изобарическом процессе
. (8)
3 Первое начало термодинамики
Количество теплоты dQ , сообщенное термодинамической системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии dU и на работу dA системы против внешних сил.
dQ = dU + dA . (9)
Внутренняя энергия U- суммарная энергия всех молекул в газе для идеального газа – кинетическая энергия вращательного и поступательного движения. Для одного моля газа определяется выражением
. (10)
Работа совершаемая газом равна
dA = pdV . (11)
где dV- изменение его объема.
Применение первого начало термодинамики Изотермический процесс
При этом процессе температура остается постоянной (Т=const) В этом случае dT=0 и внутренняя энергия не изменяется dU=0 dQ=dA, т.е. вся подводимая теплота расходуется газом на совершение работы против внешних сил.
Изохорический процесс
При изохорическом процессе V=const, dV=0 и dA=0. Т.е. при этом процессе работа не совершается, т.к. объем не изменяется. Тогда 1 начало запишется:
dQ = dU.
Т.е. количество теплоты расходуется на изменение внутренней энергии. Но по определению (для 1 моля). Следовательно,.
Из этой формулы видно, что изменение внутренней энергии газа определяется только изменением его температуры. Теплоемкость при постоянном объеме (изохорная теплоемкость) равна: