Работа газаи внутренняя энергия

К категории обратимых относятся процессы, для которых допускается возвращение в исходное состояние без каких либо изменений в окружающей среде. При этом прямой и обратный процессы должны проходить через одну и туже последовательность равновесных состояний. Реально в природе такие процессы не наблюдаются, но они, так же как модель идеального газа, являются удобной идеализацией, позволяющей построить описание, близкое к реальному описанию в целом ряде практически важных случаев. При этом используется модель квазистатического процесса, то есть такого процесса, который протекает с бесконечно малой скоростью. При таких процессах термодинамическая система проходит через последовательность равновесных состояний, так как все возмущения, возникающие при переходе из одного состояния в другое, успевают затухнуть из-за очень малой скорости перехода. Описанием обратимых термодинамических процессов занимается равновесная термодинамика.

Равновесные и неравновесные состояния (не путать со стационарными состояниями): состояние при котором P,V,T–const.

Равновесные состояния и равновесные процессы

Термодинамические параметры P,V,T,(и количество вещества ν – число молей).

Т/дин-е равновесие (Т/д равновесное состояние)

Равновесный (квазистатический) процесс в термодинамике, процесс перехода термодинамической системы из одного равновесного состояния в другое, столь медленный, что все промежуточные состояния можно рассматривать как равновесные, т. е. характеризующиеся очень медленным (в пределе — бесконечно медленным) изменением термодинамической параметров состояния. Р. п.— одно из основных понятий термодинамики равновесных процессов. Всякий Р. п. является обратимым процессом и, наоборот, любой обратимый процесс – равновесный.

1. Термодинамические параметры P,V,T. Уравнение состояния

f (T, P, V) = 0,

Соотношение, связывающее термодинамические параметры

называется уравнением состояния. Вид этого уравнения зависит от конкретных свойств вещества.

Для идеального газа PV = n RT,

Написанное уравнение можно разрешить относительно одной из переменных, выразив ее через две других. Поэтому состояние системы полностью определяется какими-либо двумя переменными, например, P и V. Все термодинамические параметры и их функции являются либо функциями состояния, либо функциями процесса.

Элементарный вывод уравнения состояния идеального газа:

При упругом ударе молекулы о стенку .

Давление N молекул .

Концентрация молекул .

Квадрат модуля средней скорости .

В равновесном состоянии

Давление газа .

Средняя кинетическая энергия молекулы .

Окончательно .

– функция процесса.

V ₁ и V ₂– начальный и конечный объемы, давление – функция объема P = f (V).

Феноменологически внутренняя энергия определяется как однозначная функция состояния системы, зависящая от температуры U = f (T) она есть полный дифференциал, и подлежит экспериментальному измерению.

МКТ даёт кинетическую трактовку, как внутренней энергии, так и температуры:

(это для ид. газа, т.е. в пренебрежении потенциальной энергией взаимодействия молекул между собой).

Универсальная газовая постоянная

R = k×N _A=1,38×10^–23 6,02×10²³ = 8,31 Дж/моль/K. – Работа 1-го моля газа при изобарическом процессе и изменении температуры на 1К.

Геометрическая интерпретация

работы

Работа кругового процесса

3. Температура – новое понятие, которое отсутствует в механике. В т/д-ке – это постулат, называется нулевым законом термодинамики.

Система, находящаяся в тепловом равновесии, имеет во всех точках одинаковую температуру. Это – необходимое условие теплового равновесия. Измерение температуры основано на уравнении состояния:

, где V _м – молярный объём

Температура является функцией состояния: она не зависит от предыстории тела и полностью определяется его состоянием в данный момент.

Дата добавления: 2015-05-09