Что называется расширением в термодинамике

Первый закон термодинамики.

Первое начало (первый закон) термодинамики — это закон сохранения и превращения энер­гии для термодинамической системы.

Согласно первому началу термодинамики, работа может совершаться только за счет теплоты или какой-либо другой формы энергии. Следовательно, работу и количество теплоты измеряют в одних единицах — джоулях (как и энергию).

Первое начало термодинамики было сформулировано немецким ученым Ю. Л. Манером в 1842 г. и подтверждено экспериментально английским ученым Дж. Джоулем в 1843 г.

Первый закон термодинамики формулируется так:

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

где ΔU — изменение внутренней энергии, A — работа внешних сил, Q — количество теплоты, переданной системе.

При любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее внутренняя энергия остается постоянной.

Если работу совершает система, а не внешние силы, то уравнение (ΔU = A + Q) записывается в виде:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике,

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Первое начало термодинамики может быть сформулировано как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника (т. е. только за счет внутренней энергии).

Следует помнить, что как работа, так и количество теплоты, являются характеристиками процесса изменения внутренней энергии, поэтому нельзя говорить, что в системе содержится опреде­ленное количество теплоты или работы. Система в любом состоянии обладает лишь определенной внутренней энергией.

Рассмотрим применение первого закона термодинамики к различным термодинамическим процессам.

Изохорный процесс.

Зависимость р(Т) на термодинамической диаграмме изображается изохорой.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Изохорный (изохорический) процесс — термодинамический процесс, происходящий в систе­ме при постоянном объеме.

Изохорный процесс можно осуществить в газах и жидкостях, заключенных в сосуд с постоянным объемом.

При изохорном процессе объем газа не меняется (ΔV= 0), и, согласно первому началу термоди­намики Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике,

т. е. изменение внутренней энергии равно количеству переданного тепла, т. к. работа (А = рΔV=0) газом не совершается.

Источник

Содержание:

Термодинамические системы и макропараметры состояния вещества:

Внутреннее состояние тела очень сложно определить через параметры движения микрочастиц, потому что их очень много. Поэтому, чтоб упростить описание состояния термодинамической системы, его связывают с физическими величинами, которые характеризуют тело в целом, независимо от его молекулярного строения. К таким величинам принадлежат, в частности, масса, объем, плотность, давление, температура и т. п.
Их называют макропараметрами системы. Фактически они являются усредненными значениями данных физических величин на протяжении длительного времени.

Например, из собственного опыта нам известно, что более нагретые тела отдают теплоту менее нагретым, вследствие чего со временем их температуры станут одинаковыми. Если, к примеру, кусочек льда бросить в стакан с теплой водой (рис. 5.1), то лед будет таять, а вода в стакане охлаждаться, отдавая определенное количество теплоты тающему льду. Кроме того, стакан с водой и лед пребывают в состоянии теплообмена с окружающей средой. Поэтому со временем температуры всех этих тел станут одинаковыми.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Тела с более высокой температурой отдают тепловую энергию телам с более низкой температурой; теплообмен происходит до тех пор, пока их температуры не станут одинаковыми.

Следовательно, со временем вследствие теплообмена в термодинамических системах наступает состояние термодинамического равновесия, когда температуры всех тел становятся одинаковыми и теплообмен между ними прекращается. Значение температуры характеризует вполне определенное состояние теплового равновесия термодинамической системы, в котором она пребывает в данный момент. Он может быть изменен в результате термодинамического процесса.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Термодинамика рассматривает в основном состояния термодинамического равновесия и процессы, которые происходят достаточно медленно, и поэтому каждое новое их состояние можно считать равновесным. В состоянии термодинамического равновесия между макропараметрами системы существуют определенные функциональные зависимости, отображаемые уравнениями состояния термодинамической системы.

Карта основ термодинамики:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Термодинамическая система

Раздел физики, изучающий тепловые явления в макроскопических системах, называется термодинамикой. В основе термодинамики лежат термодинамические законы, опирающиеся на большое количество экспериментальных фактов. Эти законы отвечают на вопрос «как?», например, как изменяется состояние тела (твердого тела, жидкости или газа) при нагревании (или охлаждении), в каком направлении и как передается тепло, как изменяется температура газа при его расширении и другие. Объектами исследования термодинамики являются термодинамические системы.

Любое макроскопическое тело или система макроскопических тел называется термодинамической системой. Состояние термодинамической системы характеризуется макроскопическими или термодинамическими параметрами (масса, плотность, объем, давление, температура).

Внутренняя энергия

Величины, определяющие состояние термодинамической системы в данный момент времени, то есть соответствующие этому состоянию макроскопические параметры, называются функциями состояния. Основной среди этих величин является внутренняя энергия.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Внутренняя энергия термодинамической системы является функцией температуры и объема, определяющих состояние системы: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

Газ, молекулы которого состоят из одного атома, называют одноатомным газом. Внутренняя энергия одноатомного газа равна сумме кинетических энергий поступательного движения частиц и потенциальных энергий их взаимодействия:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Однако внутренняя энергия идеального газа данной массы равна сумме средних кинетических энергий хаотического движения частиц:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Средняя кинетическая энергия одной частицы одноатомного идеального газа определяется выражением Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеследовательно, внутренняя энергия такого газа зависит только от температуры:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Это выражение является формулой закона Джоуля:

Внутренняя энергия идеального газа зависит от ее массы, рода (молярной массы) и температуры. Даже если давление и объем газа изменятся, при постоянной температуре его внутренняя энергия не изменится.

Сопоставив формулу (7.1) с выражением Менделеева-Клапейрона, получим:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Способы изменения внутренней энергии

Для изменения внутренней энергии термодинамической системы необходимо изменить или среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул системы, или потенциальную энергию их взаимодействия, или же изменить обе энергии одновременно. Из многочисленных опытов было определено, что существует два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение работы.

Изменение внутренней энергии системы происходит двумя способами: передачей количества теплоты Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеи совершением работы Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Если внутренняя энергия изменяется только в результате теплообмена, то изменение внутренней энергии равно полученному (или отданному) системой количеству теплоты. Например, при нагревании и охлаждении тела изменение его внутренней энергии определяется так:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Изменение внутренней энергии в процессе плавления твердого тела или кристаллизации жидкости происходит за счет изменения потенциальной энергии взаимодействия молекул тела. Изменение внутренней энергии при этих процессах численно равно теплоте плавления (кристаллизации):

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— удельная теплота плавления.

Изменение внутренней энергии тела в процессе парообразования и конденсации также равно затраченному во время этого процесса количеству теплоты:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— удельная теплота парообразования.

Изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа определяется изменением его температуры:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеи Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— соответственно, значения внутренней энергии одноатомного газа в начальном и конечном состояниях.

Внимание. Изменение внутренней энергии термодинамической системы зависит не от вида процесса, а от его начального и конечного состояния.

Работа в термодинамике

Если изменение внутренней энергии происходит только в результате совершения механической работы, то это изменение равно или работе внешних сил над системой Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеили работе системы против внешних сил Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Работа в термодинамике — это одна из мер изменения внутренней энергии термодинамической системы.

Работа газа

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Таким образом, работа, совершенная газом над внешними силами, в результате расширении газа данной массы при постоянном давлении равна:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Работа же, совершенная внешними силами над газом равна :

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— сила, с которой газ действует на поршень, Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— смещение поршня, Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— давление газа, Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— площадь поперечного сечения цилиндра, Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— изменение объема газа. Совершенная работа численно равна площади фигуры, образованная графиком в системе координат Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикепри расширении газа (т.е. при увеличении объема газа) Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеили Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикепри сжатии же газа (т.е. при уменьшении объема газа) Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеили Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(с).

Если в процессе совершения работы газ через некоторое время возвращается в первоначальное состояние, то такой процесс называется замкнутым или циклическим процессом.

Если стрелки, показывающие направление циклического процесса, совпадают с направлением вращения часовых стрелок, то работа газа положительна, а работа внешних сил отрицательна (d). Если же стрелки, определяющие направление процесса, направлены против вращения часовых стрелок, то работа газа отрицательна, а работа внешних сил положительна.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что такое термодинамическая система

Полную энергию физической системы можно представить как алгебраическую сумму её механической энергии и внутренних энергий тел, образующих систему. Убыль механической энергии системы в ряде случаев происходит при самопроизвольном переходе её части во внутреннюю энергию тел системы. Так, например, режущие инструменты заметно нагреваются при заточке. При скольжении конькобежца под коньками тает лёд, что обеспечивает хорошее скольжение. В этих примерах тела при трении нагреваются, и интенсивность теплового движения их молекул возрастает, что приводит к увеличению внутренней энергии тел. Как же определить внутреннюю энергию термодинамической системы? И что понимают под термодинамической системой?

В термодинамике физические тела и их модели называют термодинамическими системами. Для их описания используют параметры системы, такие, как давление, объём, температура (макропараметры), а не физические характеристики молекул (микропараметры). Макропараметры можно непосредственно измерить, используя приборы, или выразить через другие величины, которые можно измерить на опыте. Мы рассмотрим простейшие термодинамические системы, состояние которых определяют, используя только давление, объём и температуру.

Тела, образующие термодинамическую систему, могут обмениваться с окружающей средой энергией, а также веществом. Если этого не происходит, то термодинамическую систему называют замкнутой или изолированной.

Что такое внутренняя энергия

Рассматривая полную энергию макроскопического тела, необходимо учитывать не только его механическую энергию (кинетическую и потенциальную), но также и энергию, заключённую внутри самого тела, — внутреннюю энергию.

Внутренняя энергия макроскопического тела — алгебраическая сумма кинетической энергии теплового движения всех частиц, образующих тело, и потенциальной энергии их взаимодействия.

Внутренняя энергия любой термодинамической системы состоит из внутренних энергий тел, входящих в данную систему, и является одной из основных физических величин, используемых в термодинамике.

В термодинамике представляет интерес не само значение внутренней энергии системы, а её изменение. Поэтому обычно принимают во внимание только те составляющие внутренней энергии, которые изменяются в рассматриваемых процессах.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Рассмотрим переход некоторой массы идеального газа из состояния 1, в котором его внутренняя энергия Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикев состояние 3, в котором его внутренняя энергия Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(рис. 62). Смену состояний можно осуществить или при изохорном нагревании, а затем при изобарном расширении (процесс Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике), пли при изобарном расширении, а затем при изохорном нагревании (процесс Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике). Однако приращение* внутренней энергии газа в обоих случаях одинаково:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Внутренняя энергия зависит от конкретного состояния системы. Это означает, что изменение внутренней энергии при переходе термодинамической системы из одного состояния в другое зависит только от значений параметров этих состояний и не зависит от процесса перехода.

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

Определим внутреннюю энергию идеального одноатомного газа, т. е. газа, образованного атомами. Например, одноатомными газами являются инертные газы — гелий, неон, аргон и др.

Из определения понятия «идеальный газ» следует, что его внутренняя энергия является суммой кинетических энергий хаотического движения всех атомов (или молекул) (потенциальная энергия взаимодействия между частицами отсутствует). Следовательно, внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна произведению средней кинетической энергии Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикетеплового движения частиц на их число N, т. е. Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеПоскольку

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— масса газа, а Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикето

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

С учётом того, что произведение постоянной Больцмана и постоянной Авогадро Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— универсальная газовая постоянная, получим:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Из формулы (11.1) следует, что внутренняя энергия данной массы идеального одноатомного газа пропорциональна его абсолютной температуре. Она не зависит от других макроскопических параметров состояния — давления и объёма. Следовательно, изменение внутренней энергии данной массы одноатомного идеального газа происходит только при изменении его температуры:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

При определении внутренней энергии реальных газов, жидкостей и твёрдых тел необходимо учитывать потенциальную энергию взаимодействия частиц, которая зависит от расстояния между ними. Поэтому в общем случае внутренняя энергия макроскопических тел зависит не только от абсолютной температуры, но и от объёма.

Изменить внутреннюю энергию термодинамической системы можно двумя способами: используя теплообмен и совершая работу. Процесс теплообмена и совершение работы характеризуют соответственно физическими величинами — количеством теплоты Q и работой А, которые являются мерами изменения внутренней энергии системы.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Пример решения задачи №1

При изобарном охлаждении внутренняя энергия идеального одноатомного газа изменилась на Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеОпределите давление газа, если его объём изменился на Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Решение. Приращение внутренней энергии некоторого количества идеального одноатомного газа

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Используя уравнение Клапейрона—Менделеева, можно осуществить замену:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике
Решая совместно уравнения (1) и (2), получим: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеЧто называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Ответ: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Внутренняя энергия тела

Любое макроскопическое тело обладает энергией, что обусловлено его микросостоянием. Эта энергия называется внутренней (обозначается U). Она равна энергии всех микрочастиц вещества, из которых состоит данное тело. Например, внутренняя энергия идеального газа состоит из кинетической энергии всех его молекул, без учета их потенциальной энергии, поскольку взаимодействием молекул в модели идеального газа пренебрегают.

Модель идеального газа предусматривает, что молекулы пребывают на расстоянии нескольких диаметров друг от друга. Поэтому энергия их взаимодействия намного меньше энергии их движения, следовательно, ею можно пренебречь.

В реальных газах, а также в жидкостях и твердых телах внутреннюю энергию необходимо учитывать, потому что она соизмерима с кинетической энергией и существенно влияет на их свойства. В таком случае их внутренняя энергия состоит из кинетической энергии теплового движения микрочастиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

Изменение внутренней энергии тела может произойти за счет теплообмена или в результате выполнения работы:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Следовательно, передача количества теплоты и выполнение работы являются факторами, благодаря которым можно изменить внутреннюю энергию тела:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

В случае, когда происходит лишь теплообмен, полученное или отданное телом количество теплоты полностью идет на изменение его внутренней энергии, в частности кинетической энергии его атомов и молекул: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеВо время нагревания или охлаждения тела она равна:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

В процессе плавления или кристаллизации твердых тел внутренняя энергия изменяется за счет потенциальной энергии взаимодействия микрочастиц, потому что происходит структурная перестройка вещества. В данном случае изменение внутренней энергии равно теплоте плавления (кристаллизации) тела:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

где Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— удельная теплота плавления (кристаллизации) твердого тела.

Если изменение внутренней энергии тела происходит вследствие теплообмена, то Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике или Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике или Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Изменение внутренней энергии тела вследствие выполнения механической работы (без теплообмена) равно значению работы: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Следовательно, с точки зрения молекулярной физики внутренняя энергия тела является суммой кинетической энергии теплового движения атомов, молекул и других частиц, из которых оно состоит, и потенциальной энергии их взаимодействия. Это энергия термодинамической системы, которая зависит от ее внутреннего состояния. Поэтому вычисляют изменение внутренней энергии Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикекоторое происходит в результате теплообмена или выполнения работы, а не само ее значение U.

Работа газа

Вычисление выполненной работы в термодинамике связывают с макропараметрами системы. Рассмотрим газ, находящийся в цилиндре под поршнем площадью S (рис. 5.3).

Пусть на газ действует поршень, вызывая его сжатие. Под действием силы F поршень опускается на высоту Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикевыполняя работу Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(направление действия силы имеет то же направление, что и перемещение, поэтому cos Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— 1). Если перемещение поршня будет незначительным, то давление газа практически не изменится (р = const). Учитывая, что согласно третьему закону Ньютона сила F по модулю равна силе давления газа Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике— это изменение объема газа, получим:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Поскольку Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеследовательно, Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикето работа внешних сил над газом будет равна:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Если под действием силы давления F’ газ расширяется (рис. 5.4), т. е. он сам выполняет работу Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикето ее значение также равно Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеВыполненная газом работа в данном случае будет положительной, поскольку Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Во время незначительных изменений объема и при постоянном давлении формулы (1) и (2) справедливы не только для газов, но и иных термодинамических систем. Поскольку изменение объема при постоянном давлении сопровождается изменением температуры тела, то можно сделать вывод, что выполнение работы в термодинамике вызывает изменение состояния тела, ведь при этом изменяются его температура Т и объем V.

Первый закон термодинамики

Позже этот фундаментальный закон природы приобрел логическую форму первого закона термодинамики: переход термодинамической системы из одного состояния в другое характеризуется изменением ее внутренней энергии, равной сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

т. е. передача термодинамической системе определенного количества теплоты вызывает изменение ее внутренней энергии или выполнение работы, либо то и другое одновременно.

Еще в 1775 г. Французская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечных двигателей.

Последняя формулировка первого закона термодинамики важна с точки зрения отрицания возможности создания вечного двигателя: нельзя создать машину, которая бы неограниченно выполняла работу, не получая энергию извне. Ведь, если количество теплоты Q = 0, то А’ = Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикет. е. работа выполняется за счет уменьшения внутренней энергии, которая не безгранична по размеру.

Тепловые двигатели

Человечество научилось использовать тепловую энергию, создав тепловые машины и двигатели. В основу их действия положена идея, что выполнение механической работы может осуществляться за счет теплоты, получаемой от какого-либо нагревателя и частично отдаваемой холодильнику.

Принцип действия тепловой машины можно представить схематически (рис. 5.5). Нагреватель передает рабочему телу определенное количество теплоты Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикечасть которой идет на выполнение работы А’. Рабочим телом в тепловых машинах

Выполняя работу, рабочее тело отдает определенную часть количества теплоты Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеохладителю (специальному устройству или окружающей среде), вследствие чего его температура снижается до значения Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеОно не может использовать всю предоставленную тепловую энергию, поскольку часть ее рассеивается в окружающей среде из-за выбросов отработанного пара или выхлопных газов.

Согласно закону сохранения энергии значение выполненной работы Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеПо определению коэффициент полезного действия равен:
Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Коэффициент полезного действия равен отношению величины выполненной работы к затраченной при этом энергии:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Холодильник также является тепловой машиной. Принцип его действия основан на обратимости цикла тепловой машины. Холодильная машина работает как тепловой насос: она отбирает тепловую энергию у менее нагретого тела и передает ее более нагретому (рис. 5.6). Это не противоречит законам термодинамики, поскольку охлаждение происходит за счет выполнения работы.

Для того чтобы привести в действие холодильную машину, необходимо над рабочим телом выполнить работу. В таком случае нагревателю будет передаваться количество теплоты, превышающее по значению то, которое отбирается у охладителя: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеСледовательно, температура охладителя Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикебудет еще больше снижаться, а температура нагревателя Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикепри этом будет повышаться.

Эффективность работы холодильной машины характеризуется отношением количества теплоты Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеотобранного у тела, к выполненной при этом работе А: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеДанный коэффициент может быть больше 1. Он зависит от разницы температур нагревателя Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеи охладителя Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Основные определения и формулы

Внутренняя энергия тела равна энергии всех микрочастиц вещества, из которых оно состоит. Ее можно изменить за счет теплообмена или в результате выполнения работы. Количество теплоты, переданное телу (либо отобранное у него), определяется в зависимости от теплового процесса, который при этом осуществляется:

при нагревании (охлаждении )

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

при плавлении (кристаллизации )

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике
при парообразовании (конденсации)

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Работа газа при постоянном давлении (р = const) равна: Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеи изменяет знак на противоположный при выполнении работы внешними силами над газом:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Первый закон термодинамики устанавливает, что количество теплоты, переданное термодинамической системе, вызывает изменение ее внутренней энергии или выполнение работы, либо и той другое одновременно:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Он отражает сущность фундаментального закона сохранения энергии, которым отрицается возможность создания вечного двигателя: нельзя создать машину, которая неограниченно выполняла бы работу, не получая энергию извне.

Законы термодинамики получили широкое практическое применение, в частности, в технике, при конструировании тепловых машин. Все тепловые машины (двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, паровые и газовые турбины, холодильные машины и пр.) построены по принципу выполнения механической работы за счет внутренней энергии. Их КПД всегда меньше 1 и равен:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Основы термодинамики

В 9 классе вы узнали, что полная энергия физической системы представляет собой сумму её механической энергии и внутренних энергий тел, образующих систему. Причём изменение механической энергии в ряде случаев происходит в результате перехода её части во внутреннюю энергию тел системы. Режущие инструменты заметно нагреваются при заточке их на точильном камне. При скольжении конькобежца по льду под коньками тает лёд, что обеспечивает хорошее скольжение. В этих примерах тела при трении нагреваются, и интенсивность хаотического движения молекул возрастает, что приводит к увеличению внутренней энергии тел. Как же определить внутреннюю энергию термодинамической системы? И что понимают под термодинамической системой?

Выводы термодинамики основаны на фундаментальных законах, называемых началами термодинамики. Эти законы установлены в результате обобщения многочисленных экспериментальных фактов. Опираясь на них, термодинамика позволяет делать определённые выводы о свойствах исследуемых систем, которые подтверждаются экспериментально. Физические тела и их модели в термодинамике называют термодинамическими системами. Термодинамическую систему характеризуют набором параметров, определяющих её состояние. В отличие от молекулярно-кинетической теории в термодинамике не рассматривают микроскопическое строение тел и для их описания используют не физические характеристики молекул (микропараметры), а параметры системы (макропараметры), такие как давление, объём, температура.

Замкнутая, или же изолированная, термодинамическая система стремится к равновесию, когда все её макропараметры не изменяются с течением времени. Иначе говоря, для каждой изолированной термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, в которое она переходит самопроизвольно.

Это утверждение называют нулевым началом термодинамики.

Говоря о полной энергии макроскопического тела, необходимо всегда учитывать не только его механическую энергию (кинетическую и потенциальную), но также кинетическую энергию теплового движения его частиц и потенциальную энергию их взаимодействия. В термодинамике под внутренней энергией тела понимают полную энергию, относящуюся к самим частицам, образующим тело. Это кинетическая энергия теплового движения молекул, кинетическая энергия движения атомов внутри молекул, потенциальная энергия взаимодействия между молекулами, энергия электронных оболочек атомов и внутриядерная энергия.

Внутренняя энергия любой термодинамической системы состоит из внутренних энергий тел, входящих в данную систему.

В термодинамике главную роль играет не сама внутренняя энергия, а её изменение, которое происходит при переходе системы из одного состояния в другое. Под приращением (изменением) внутренней энергии понимают разность внутренних энергий в конечном и начальном состояниях:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Например, переход некоторой массы идеального газа из состояния / в состояние 3 (рис. 49) можно осуществить или в ходе процесса Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(при изохорном нагревании, а затем при изобарном расширении), или в ходе процесса Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(при изобарном расширении, а затем при изохорном нагревании). Однако приращение (изменение) внутренней энергии газа и в одном и в другом случае будет одинаковым:

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Внутренняя энергия является функцией состояния системы. Это означает, что изменение внутренней энергии при переходе термодинамической системы из одного состояния в другое зависит только лишь от значений параметров этих состояний, а не от процесса перехода.

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Определим внутреннюю энергию идеального одноатомного газа, т. е. газа, состоящего из отдельных атомов. Например, к одноатомным газам относят инертные газы — гелий, неон, аргон и др.

Из определения понятия «идеальный газ» следует, что его внутренняя энергия является суммой кинетических энергий хаотического движения всех молекул или атомов (взаимодействие между частицами отсутствует). Следовательно, внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна произведению средней кинетической энергии Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикетеплового движения частиц на их число N,

т. е. Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике. Поскольку Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике, где m — масса газа, а Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике, то

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике
С учётом того, что Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеполучим:
Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике(9.1)
или

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике
Как видно из формулы (9.1), внутренняя энергия данной массы идеального одноатомного газа пропорциональна абсолютной температуре газа. Она не зависит от других макроскопических параметров состояния — давления и объёма. Следовательно, изменение внутренней энергии данной массы идеального одноатомного газа происходит только при изменении его температуры:
Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеЧто называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике
При определении внутренней энергии реальных газов, жидкостей и твёрдых тел необходимо учитывать потенциальную энергию взаимодействия частиц, которая зависит от расстояния между ними. Поэтому в общем случае внутренняя энергия макроскопических тел зависит не только от абсолютной температуры, но и от объёма.

При изучении физики в 8 классе вы узнали, что изменить состояние термодинамической системы можно двумя способами: используя теплопередачу и совершая работу. Процесс теплопередачи и совершение работы характеризуют соответственно физическими величинами — количеством теплоты Q и работой А, которые являются мерами изменения внутренней энергии системы.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Пример решения задачи №2

На рисунке 51 в координатах (р, V) изображён процесс перехода идеального одноатомного газа определённой массы из состояния 1 в состояние 2. Определите приращение внутренней энергии газа, если давление газа в конечном состоянии Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике= 1,5 МПа, а его объём в начальном состоянии Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике= 2,0 л.

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Приращение внутренней энергии идеального одноатомного газа Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеНайти массу m газа, его молярную массу M и

изменение температуры Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикене представляется возможным. Однако, используя уравнение Клапейрона—Менделеева, для состояний 1 и 2 можно определить значение выражения Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике. Из рисунка 51 видно, что в состоянии 1 давление газа Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеа его объём Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеа в состоянии 2 — Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеТогда уравнение Клапейрона—Менделеева для состояний 1и 2 примет вид:Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Вычтем из уравнения (2) уравнение (1): Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамикеи получим, что Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике. Тогда Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

Ответ:Что называется расширением в термодинамике. Смотреть фото Что называется расширением в термодинамике. Смотреть картинку Что называется расширением в термодинамике. Картинка про Что называется расширением в термодинамике. Фото Что называется расширением в термодинамике

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *