Объем не меняется, газ работы не совершает

Чем больше теплоемкость, тем медленнее вещество нагревается и медленнее остывает.

Первое начало термодинамики и его применение к термодинамическим процессам

Первое начало термодинамики: количество теплоты Q, сообщенное системе, идёт на увеличение внутренней энергии системы∆U и на совершение системой внешней работы A:

Q=∆U+A

Например, если газу под поршнем сообщить некоторое количество теплоты, он нагреется (увеличится внутренняя энергия газа) и переместит поршень (газ совершит работу). Чем выше температура тела, тем быстрее движутся его молекулы, а, значит, больше внутренняя энергия тела. Если система получает тепло, Q>0, если отдает, Q<0;если работает система, A>0, если работа над системой, A>0.

Первое начало термодинамики, по существу, является законом сохранения энергии: полная энергия, переданная системе Q, превращается в тепловую энергию молекул система ∆U и в механическую энергию А. Он справедлив не только для газов, но и для жидкостей и для твёрдых тел.

Для характеристики процессов теплообмена введем понятия молярная и удельная теплоемкость вещества (не обязательно газа).

Молярная теплоемкость – это отношение бесконечно малого количества теплоты, полученного молем вещества, к соответствующему приращению его температуры:

С=1/v(δQ/dT)

Удельная теплоемкость – это отношение бесконечно малого количества теплоты, полученного килограммом вещества, к соответствующему приращению его температуры: С=1/m(δQ/dT)

Эти теплоемкости связаны между собой простым соотношением C=μc и измеряются соответственно в Дж/(моль*К) и в Дж/(кг*К).

Для газов, как правило, пользуются молярной теплоемкостью, а для жидкостей и твёрдых тел – удельной.

В термодинамике особо рассматриваются следующие молярные теплоёмкости: молярная теплоемкость при постоянном объёме Cv=1/v(δQ/dT)= 1/v(δU/dT) и молярная теплоемкость при постоянном давлении Cp=1/v(δQ/dT).

Для идеального газа эти теплоемкости связаны между собой уравнением Cp= Cv+R

Первое начало термодинамики для изохорного процесса:

Q=∆U= Cv∆T

Первое начало термодинамики для изобарного процесса:

Q=Cp∆T

В изотермическом процессе температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не меняется, и первое начало термодинамики для этого процесса можно получить следующим образом:

Q=A=νRTln(V2/V1)

Адиабатический процесс. Газ не обменивается теплом с окружающей средой. Первое начало термодинамики для адиабатического процесса: Q=0

В адиабатическом процессе ∆U=-A

Отсюда следует вывод, что при адиабатическом расширении (A>0) газ охлаждается (∆U<0), а при адиабатическом сжатии(A<0) – нагревается (∆U>0).

Первое начало термодинамики для любого квазистатического процесса с идеальным газом имеет вид: Q=vCv∆T+A

Дата добавления: 2014-10-23