Лекция "Термодинамика"

Термодинамика
Раздел физики, в котором изучаются
свойства
тел
без
использования
представлений о характере движения и
взаимодействия частиц, из которых они
состоят, называется термодинамикой.
Совокупность физических тел, изолированную от взаимодействия с другими телами, называют изолированной термодинамической сиcтемой.
Важнейшим параметром термодинамической системы является ее внутренняя энергия.
Внутренняя энергия макроскопического тела
равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул (или атомов)
тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом.
3
Е  kT
2
×
m
N
NA
M
3m
U
RT
2M
Внутренняя энергия идеального одноатомного
газа прямо пропорциональна его температуре.
В общем виде:
i m
U
RT
2M
i = 3 – одноатомный газ (Не, Аr)
i = 5 – двухатомный газ (Н2, О2)
i = 6 – многоатомный газ (СО2, воздух)
À  Fl  pSl  pS l2  l1   pV
Работа
расширения
газа равна произведению давления газа
на
изменение
его
объема.
Количественную
меру
изменения
внутренней энергии при теплообмене
называют количеством теплоты.
Q
Дж
Q  cmt 2  t1 
Количество теплоты, поглощаемое
телом при нагревании
Q   qm
Количество теплоты, выделяемое при
сгорании топлива
Q  m
Количество теплоты, необходимое для
плавления тела, взятого при
температуре плавления.
Q  rm
Количество теплоты, необходимое для
превращения в пар жидкости, взятой
при температуре парообразования.
Закон сохранения и превращения энергии,
распространенный на тепловые явления, носит
название первого закона термодинамики.
Изменение внутренней энергии системы при
переходе ее из одного состояния в другое равно
сумме работы внешних сил и количества теплоты,
переданного системе:
U  À  Q
Количество теплоты, переданное системе, идет
на изменение ее внутренней энергии и на
совершение системой работы над внешними
телами:
Q  U  A
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам:
Изотермический – Т = соnst → ΔU = 0
Изобарический –
Изохорический – V = соnst → ΔV = 0 → А = 0
Адиабатный – Q = 0
Q  A
Q  U  A
Q  U
U  A
Адиабатным процессом называется процесс
изменения объема и давления газа при
отсутствии теплообмена с окружающими телами,
т . е при условии Q = 0.
--- адиабата
---
изотерма
À Q1  Q2


Q1
Q1
Отношение
работы
к
количеству
теплоты,
полученной расширяющимся газом от нагревателя,
называется коэффициентом полезного действия
тепловой машины.