Теплоемкость газа. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики

Этот закон является законом сохранения и превращения энергии:
"Энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах".
Для термодинамических процессов закон устанавливает взаимосвязь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии т/д системы:
"Теплота, подведенная к системе, расходутся на изменение энергии ¦ системы и совершение работы".
Уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид:

Q = (U₂ – U₁) + L,

где Q - количества теплоты подведенная (отведенная) к системе;L - работа, совершенная системой (над системой);(U₂ – U₁) - изменение внутренней энергии в данном процессе.
Если:
Q > 0 – теплота подводится к системе;
Q < 0 – теплота отводится от системы;
L > 0 –работа совершается системой;
L < 0 – работа совершается над системой.
Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики имеет вид:

q = Q /m = (u₂ – u₁) + l
1-й закон т/д указывает, что для получения полезной работы (L) в непрерывно действующем тепловом двигателе надо подводить (затрачивать) теплоту (Q).
Двигатель, постоянно прозводящий работу и не потребляющий никакой энергии называется вечным двигателем I рода."
Из этого можно высказать следующее определение 1-го закона термодинамики:
" Вечный двигатель первого рода невозможен".

Истинная теплоемкость рабочего тела определяется отношением количества подведенной (отведенной) к рабочему телу теплоты в данном т/д процессе к вызванному этим изменениям температуры тела.

С = dQ / dT, [Дж /К];

Теплоемкость зависит от внешних условий или характера процесса, при котором происходит подвод или отвод теплоты.
Различают следующие удельные теплоемкости:массовую – с = С / m, [Дж/кг]; молярную - с_μ = С / ν, [Дж/моль],
где ν - количества вещества [моль];
объемную - с^/ = С / V = с·ρ, [Дж/м³],

где - ρ = m / V - плотность вещества.
Связь между этими теплоемкостями:с = с^/ · υ = с_μ / μ,
где - υ = V/m - удельный объем вещества, [м³/кг];
μ = m /ν – молярная (молекулярная) масса, [кг/моль].
Теплоемкость газов в большой степени зависит от тех условий, при которых происходит процесс их нагревания или охлаждения. Различают теплоемкости при постоянном давлении (изобарный) и при постоянном объеме (изохорный).
Таким образом различают следующие удельные теплоемкости:
с_р, с_v – массовые изобарные и изохорные теплоемкости;
с_pμ, с_vμ – молярные изобарные и изохорные теплоемкости;
с^/_p, с^/_v – объемные изобарные и изохорные теплоемкости.
Между изобарными и изохорными теплоемкостями существует следующая зависимость:

с_р - с_v = R - уравнение Майера;
с_pμ - с_vμ = R_μ.

Теплоемкость зависит от температуры, которые даются в справочных литературах в виде таблицы как средние теплоемкости в интервале температур от 0 до t_х. Для определения средней теплоемкости в интервале температур от t₁ до t₂ можно использовать следующую формулу:

с|^t2_t1 = (с|^t2₀ t₂ - с|^t1₀ t₁) / (t₂ - t₁).

Дата добавления: 2015-05-09