Как найти полезную работу в термодинамике

Как найти полезную работу в термодинамике thumbnail

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

Под внутренней энергией термодинамической системы понимают кинетическую энергию теплового движения ее молекул и потенциальную энергию их взаимодействия. Она зависит от параметров состояния V,T . Внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре:

Для газов, состоящих из более сложных молекул, также U ~ Т , но коэффициент пропорциональности другой. Это объясняется тем, что такие молекулы не только движутся поступательно, но и вращаются.

РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ

Если газ расширяется при постоянном давлении р, то сила, действующая со стороны газа на поршень: F = рS, гдеS — площадь поршня.

При подъеме поршня на высоту газ совершает работу

где ΔV — изменение объема газа.

При медленном сжимании газа работа, совершаемая внешними телами над газом, будет отличаться только знаком:

Работа, совершаемая термодинамической системой при постоянном давлении, равна

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом.

Количество теплоты — это энергия, переданная телу в результате теплообмена.

Теплоемкость С — количество теплоты, необходимое для нагревания тела массой m на 1 К. Удельная теплоемкость с — это количество теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К: c=C/m

Для изменения температуры вещества массой m от Т1 до Т2 ему необходимо сообщить количество теплоты

Коэффициент с в этой формуле называют удельной теплоемкостью: [с]=1 Дж/(кг*К).

При нагревании тела Q > 0, при охлаждении Q < 0.

Для того, чтобы жидкость массы m полностью превратить в пар, ей необходимо передать количество теплоты

Q=rm

где r — удельная теплота парообразования: [r] = 1 Дж/кг .

Удельная теплота парообразования — это количество теплоты, которое необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при постоянной температуре.

Конденсация — процесс, обратный испарению.

Для того, чтобы расплавить полностью тело массой m , ему необходимо сообщить количество теплоты

Q= λm

где — удельная теплота плавления: {λ} = 1 Дж/кг .

Удельная теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо для плавления 1 кг кристаллического вещества при температуре плавления.

Кристаллизация — процесс, обратный плавлению.

Для замкнутой системы, состоящей из N тел, можно записать уравнение теплового баланса:

Q1+…+Qn=0

где Q1, … , QN — количества теплоты, полученные или отданные телами.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Закон сохранения энергии

Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления, называется первым законом термодинамики.

Первый закон термодинамики

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

Этот закон можно сформулировать иначе:

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

В первой формулировке А — работа, совершаемая над системой (над газом), во второй А’ — это работа, совершаемая системой (газом).

Вечный двигатель первого рода — устройство, способное совершать неограниченное количество работы без подведения энергии извне.

Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя первого рода. Если к системе не поступает теплота, то

Иными словами, работа совершается системой за счет уменьшения ее внутренней энергии. После того, как запас энергии будет исчерпан, двигатель перестанет работать.

Процесс, протекающий в теплоизолированной системе, называют адиабатным.

Абсолютно исключить теплопередачу невозможно, но иногда реальные процессы близки к адиабатным. Они протекают за очень малый промежуток времени, в течение которого не происходит существенного теплообмена между системой и внешними телами.

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Тепловые двигатели — устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей.

Рабочее тело — газ, совершающий работу А’ при расширении.

Нагреватель — устройство, от которого рабочее тело получает количество теплоты Q 1

Холодильник — устройство, которому рабочее тело передает количество теплоты Q2

Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы,совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Так как Q2 < Q1, то всегда < 1.

Идеальная тепловая машина Карно — модель теплового двигателя, в котором рабочим телом
является идеальный газ. КПД машины Карно

где Т1 — температура нагревателя, T2 — температура холодильника.

Реальная тепловая машина не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.

Пример. Объем кислорода массой 160 г, температура которого 27°С, при изобарном нагревании увеличился вдвое. Найдите работу газа при расширении, количество теплоты, которое пошло на нагревание кислорода, изменение внутренней энергии.

Величина работы, совершаемой газом при изобарном процессе, когда V = V2 — V1 = V1, определяется выражением

С учетом уравнения состояния

можно записать

Изменение внутренней энергии двухатомного газа, с учетом уравнения состояния, будет выглядеть:

Учитывая, что А| = pV1, получим:

Количество теплоты, переданное газу, согласно первому закону термодинамики, идет на изменение его внутренней энергии и совершение газом работы:

Ответ: работа газа равна 12,5 кДж, количество теплоты, которое пошло на его нагревание, равно 43,8 кДж, изменение внутренней энергии — 31,3 кДж .

Источник

Под работой в термодинамике, в зависимости от контекста, понимают как действие обмена энергией между термодинамической системой и окружающей средой, не связанное с переносом вещества и/или теплообменом[1] (работа как способ/форма передачи энергии[2], работа как форма обмена энергией[3], работа как особый вид энергии в процессе перехода[4], то есть как функционал процесса, «не существующий» до процесса, после процесса и вне процесса[5]), так и количественную меру этого действия, то есть величину передаваемой энергии[1]. Общая черта всех видов термодинамической работы — изменение энергии объектов, состоящих из очень большого числа частиц, под действием каких-либо сил: поднятие тел в поле тяготения, переход некоторого количества электричества под действием разности электрических потенциалов, расширение газа, находящегося под давлением, и другие. Работа в различных ситуациях может быть качественно своеобразна, но любой вид работы всегда может быть полностью преобразован в работу поднятия груза и количественно учтён в этой форме[4].

Читайте также:  Чем полезно чтение на иностранном языке

Исходное понятие работы термодинамика заимствует из механики. Механическая работа определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения точки приложения силы:

где — сила, а — элементарное (бесконечно малое) перемещение[6].
Современная термодинамика, следуя Клаузиусу, вводит понятие обратимой или термодинамической работы.
В случае простой термодинамической системы (простого тела) термодинамической работой называется работа сжимаемого тела в зависимости от абсолютного давления и изменения объёма :

или в интегральной форме:

Интегральное определение удельной термодинамической работы изменения объёма возможно лишь при наличии уравнения процесса в форме уравнения связи давления и удельного объёма рабочего тела.

В общем определении термодинамической работы любых тел и систем тел используется термин обобщённой силы как множителя пропорциональности между величинами элементарной работы и обобщённого перемещения (обобщённой деформации, обобщённой координаты) , где — число степеней свободы:

[7]

Величина работы зависит от пути, по которому термодинамическая система переходит из состояния в состояние , и не является функцией состояния системы. Это легко доказать, если учесть, что геометрический смысл определённого интеграла — площадь под графиком кривой. Так как работа определяется через интеграл, то в зависимости от пути процесса площадь под кривой, а значит, и работа, будет различна. Такие величины называют функциями процесса.

Несмотря на то, что до сих пор и в физической химии используется обозначение работы , в соответствии с рекомендациями ИЮПАК работу в химической термодинамике следует обозначать как [8]. Впрочем, авторы могут использовать какие угодно обозначения, если только дадут им расшифровку[9].

См. также[править | править код]

  • Энергия
  • Внутренняя энергия
  • Количество теплоты
  • Первое начало термодинамики

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Физическая энциклопедия, т. 4, 1994, с. 193.
  2. ↑ Путилов, 1971, с. 51.
  3. Крутов В.И. и др., Техническая термодинамика, 1991, с. 19.
  4. 1 2 Герасимов, 1970, с. 25.
  5. ↑ Сычёв, 2010, с. 9.
  6. ↑ Валле, 1948, с. 145—146.
  7. ↑ Белоконь, 1954, с. 19, 21.
  8. ↑ англ. E.R. Cohen, T. Cvitas, J.G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H.L. Strauss, M. Takami, and A.J. Thor, «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry», IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), p. 56
  9. ↑ англ. E.R. Cohen, T. Cvitas, J.G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H.L. Strauss, M. Takami, and A.J. Thor, «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry», IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), p. 11

Литература[править | править код]

  • Белоконь Н. И. Термодинамика. — Госэнергоиздат, 1954. — 417 с.
  • Валле Пуссен. Лекции по теоретической механике. Т. 1. — 1948. — 339 с.
  • Герасимов Я. И., Древинг В. П., Еремин Е. Н. и др. Курс физической химии / Под общ. ред. Я. И. Герасимова. — 2-е изд. — М.: Химия, 1970. — Т. I. — 592 с.
  • В. И. Крутов, Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Техническая термодинамика / Под. ред. В. И. Крутова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. — ISBN 5-06-002045-2.
  • Путилов К. А. Термодинамика / Отв. ред. М. Х. Карапетьянц. — М.: Наука, 1971. — 376 с.
  • Сычёв В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. — 3-е изд. — М.: Изд-во МЭИ, 2010. — 251 с. — ISBN 978-5-383-00584-2.
  • Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга—Робертсона эффект — Стримеры. — 704 с. — ISBN 5-85270-087-8.

Источник

Историческая
справка.

1) М.В.
Ломоносов, проведя стройные рассуждения и простые опыты, пришел к выводу, что «причина
теплоты состоит во внутреннем движении частиц связанной материи… Весьма
известно, что тепло возбуждается движением: руки от взаимного трения
согреваются, дерево загорается, искры вылетают при ударе кремнием о сталь,
железо накаливается при ковании его частиц сильными ударами»

2) Б. Румфорд,
работая на заводе по изготовлению пушек, заметил, что при сверлении пушечного
ствола он сильно нагревается. Например, он помещал металлический цилиндр массой
около 50 кг в ящик с водой и, сверля цилиндр сверлом, доводил воду в ящике до
кипения за 2.5часа.

Читайте также:  Полезные свойства листьев лещины для мужчин

3) Дэви в 1799
году осуществил интересный опыт. Два куска льда при трении одного о другой
начали таять и превращаться в воду.

4) Корабельный
врач Роберт Майер в 1840 году во время плавания на остров Яву заметил, что
после шторма вода в море всегда теплее, чем до него.

 Вычисление работы.

В механике
работа определяется как произведение модулей силы и перемещения: A=FS. При
рассмотрении термодинамических процессов механическое перемещение макротел в
целом не рассматривается. Понятие работы здесь связывается с изменением объема
тела, т.е. перемещением частей макротела друг относительно друга. Процесс этот
приводит к изменению расстояния между частицами, а также часто к изменению
скоростей их движения, следовательно, к изменению внутренней энергии тела.

Как найти полезную работу в термодинамике

Пусть в
цилиндре с подвижным поршнем находится газ при температуре T1
(рис.). Будем медленно нагревать газ до температуры T2. Газ
будет изобарно расширяться, и поршень переместится из положения 1 в
положение 2 на расстояние Δl. Сила давления газа при этом
совершит работу над внешними телами. Так как p = const, то и сила
давления F = pS тоже постоянная. Поэтому работу этой силы можно
рассчитать по формуле A=FΔl=pSΔl=pΔV,                                           A= pΔV

где ΔV
— изменение объема газа. Если объем газа не изменяется (изохорный процесс), то
работа газа равна нулю.

Почему при
сжатии или расширении меняется внутренняя энергия тела? Почему при сжатии газ
нагревается, а при  расширении охлаждается?

Причиной
изменения температуры газа при сжатии и расширении является следующее: при
упругих соударениях молекул с движущимся поршнем их кинетическая энергия
изменяется
.

  • Если газ сжимается, то при
    столкновении движущийся навстречу поршень передаёт молекулам часть своей
    механической энергии, в результате чего газ нагревается;
  • Если газ расширяется, то после
    столкновения с удаляющимся поршнем скорости молекул уменьшаются. в
    результате чего газ охлаждается.

 При сжатии и
расширении меняется и средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул, так
как при этом меняется среднее расстояние между молекулами.

Работа
внешних сил, действующих на газ

  • При сжатии газа, когда ΔV = V2 – V1 < 0  , A>0,
    направления силы и перемещения совпадают;
  • При расширении, когда ΔV = V2 – V1 > 0 , A<0, направления
    силы и перемещения противоположны.

Запишем
уравнение Клапейрона-Менделеева для двух состояний газа:

 pV1=m/M*RT1;  pV2=m/M*RT2⇒

 p(V2−V1)= m/M*R(T2−T1).

Следовательно,
при изобарном процессе

 A=m/M*RΔT.

Если m
= М (1 моль идеального газа), то при ΔΤ = 1 К получим R = A.
Отсюда вытекает физический смысл
универсальной газовой постоянной
:
она численно равна работе, совершаемой 1 моль идеального газа при его изобарном
нагревании на 1 К.

 Геометрическое истолкование работы:

На графике p = f(V)  при изобарном процессе работа
равна площади заштрихованного на рисунке а) прямоугольника.

Как найти полезную работу в термодинамике

Если процесс
не изобарный (рис. б), то кривую p = f(V) можно
представить как ломаную, состоящую из большого количества изохор и изобар.
Работа на изохорных участках равна нулю, а суммарная работа на всех изобарных
участках будет равна площади заштрихованной фигуры. При изотермическом процессе
(Т = const) работа равна площади заштрихованной фигуры, изображенной на
рисунке в.

Как найти полезную работу в термодинамике

Источник

 òåðìîäèíàìèêå, â îòëè÷èå îò ìåõàíèêè, ðàññìàòðèâàåòñÿ íå äâèæåíèå òåëà êàê öåëîãî, à ëèøü îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ÷àñòåé òåðìîäèíàìè÷åñêîé ñèñòåìû, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî ìå­íÿåòñÿ åå îáúåì.

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå ðàâíà èçìåíåíèþ âíóòðåííåé ýíåðãèè òåëà.

Âû÷èñëèì ðàáîòó, ñîâåðøàåìóþ ãàçîì ïðè åãî äåéñòâèè íà ïîðøåíü ñ ñèëîé Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå, ðàâíîé ïî âåëè÷èíå è ïðîòèâîïîëîæíîé ïî íàïðàâëåíèþ ñèëå Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå, äåéñòâóþùåé íà ãàç ñî ñòîðîíû ïîðøíÿ: Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå (ñîãëàñíî òðåòüåìó çàêîíó Íüþòîíà), F’ = pS, ãäå p — äàâëåíèå ãàçà, a S — ïëî­ùàäü ïîâåðõíîñòè ïîðøíÿ.

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå

Åñëè ïåðåìåùåíèå ïîðøíÿ Δh â ðåçóëüòàòå ðàñøèðåíèÿ ìàëî, òî äàâëåíèå ãàçà ìîæíî ñ÷èòàòü ïîñòîÿííûì è ðàáîòà ãàçà ðàâíà:

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå.

Åñëè ãàç ðàñøèðÿåòñÿ, îí ñîâåðøàåò ïîëîæèòåëüíóþ ðàáîòó, òàê êàê ïå­ðåìåùåíèå ïîðøíÿ ñîâïàäàåò ïî íàïðàâëåíèþ ñ ñèëîé Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå. Åñëè ãàç ñæè­ìàåòñÿ, òî ðàáîòà ãàçà îòðèöàòåëüíà, ïîñêîëüêó ïåðåìåùåíèå ïîðøíÿ ïðî­òèâîïîëîæíî ñèëå Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå. Â ôîðìóëå Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå ïîÿâèòñÿ çíàê «ìèíóñ»: ΔV < , ïîñêîëüêó Δh < 0.

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå.

Ðàáîòà âíåøíèõ ñèë A, íàîáîðîò, ïîëîæè­òåëüíà ïðè ñæàòèè ãàçà è îòðèöàòåëüíà ïðè ðàñøèðåíèè:

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå

Ñîâåðøàÿ íàä ãàçîì ïîëîæèòåëüíóþ ðàáîòó, âíåøíèå òåëà ïåðåäàþò åìó ÷àñòü ñâîåé ýíåðãèè. Ïðè ðàñøèðåíèè ãàçà âíåøíèå òåëà îòáèðàþò ó ãàçà ÷àñòü åãî ýíåðãèè — ðàáîòà âíåøíèõ ñèë îòðèöàòåëüíà. Íà ãðàôèêå çàâèñèìîñòè äàâëåíèÿ îò îáúåìà p(V) ðàáîòà îïðåäåëÿåòñÿ êàê ïëîùàäü, îãðàíè­÷åííàÿ êðèâîé p(V), îñüþ V è îòðåçêàìè ab è cd, ðàâíûìè äàâëåíèÿì p2 â íà÷àëüíîì (V2) è ð2 â êîíå÷íîì (V2) ñîñòîÿíèÿõ, êàê äëÿ èçîáàðíîãî, òàê è äëÿ èçîòåðìè÷åñêîãî ïðîöåññîâ:

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå

  

Êàëüêóëÿòîðû ïî ôèçèêå

Ðåøåíèå çàäà÷ ïî ôèçèêå, ïîäãîòîâêà ê ÝÃÅ è ÃÈÀ, ìåõàíèêà òåðìîäèíàìèêà è äð.
Êàëüêóëÿòîðû ïî ôèçèêå
  

Ôèçèêà. Ðàáîòà.

Ðàáîòà â òåðìîäèíàìèêå; ñèëû òÿæåñòè, òðåíèÿ, óïðóãîñòè; ðàáîòà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, âûõîäà ýëåêòðîíîâ; çàêîí Äæîóëÿ-Ëåíöà
Ôèçèêà. Ðàáîòà.
  

Ôèçèêà 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ

Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî êóðñó ôèçèêè äëÿ îáó÷åíèÿ è ïîäãîòîâêè â ýêçàìåíàì, ÃÂÝ, ÅÃÝ, ÎÃÝ, ÃÈÀ
Ôèçèêà 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ
Читайте также:  Масло какао полезное масло для кожи
  

Ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíîâ èç ìåòàëëîâ

Òàáëèöà ðàáîòû âûõîäà ýëåêòðîíîâ èç ìåòàëëîâ òàêèõ êàê: àëþìèíèé, âîëüôðàì, æåëåçî, ìåäü, íèêåëü, îëîâî, ïëàòèíà è òä.
Ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíîâ èç ìåòàëëîâ
  

Ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíîâ.

Òàáëèöà ðàáîòû âûõîäà òàêèõ ýëåêòðîíîâ êàê: áàðèé, âîëüôðàì, ãåðìàíèé, çîëîòî, êàëüöèé, ìîëèáäåí, íèêåëü è òä.
Ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíîâ.
  

Ðàáîòà ñèëû òÿæåñòè.

Ðàññìîòðèì òåëî, ñêîëüçÿùåå ïî íàêëîííîé ïëîñêîñòè ñ óãëîì íàêëîíà α è âûñîòîé Í .
Ðàáîòà ñèëû òÿæåñòè.

Источник

Основные формулы термодинамики и молекулярной физики, которые вам пригодятся. Еще один отличный день для практических занятий по физике. Сегодня мы соберем вместе формулы, которые чаще всего используются при решении задач в термодинамике и молекулярной физике.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Итак, поехали. Попытаемся изложить законы и формулы термодинамики кратко.

Идеальный газ

Идеальный газ – это идеализация, как и материальная точка. Молекулы такого газа являются материальными точками, а соударения молекул – абсолютно упругие. Взаимодействием же молекул на расстоянии пренебрегаем. В задачах по термодинамике реальные газы часто принимаются за идеальные. Так гораздо легче жить, и не нужно иметь дела с массой новых членов в уравнениях.

Итак, что происходит с молекулами идеального газа? Да, они движутся! И резонно спросить, с какой скоростью? Конечно, помимо скорости молекул нас интересует еще и общее состояние нашего газа. Какое давление P он оказывает на стенки сосуда, какой объем V занимает, какая у него температура T.

Для того, чтобы узнать все это, есть уравнение состояния идеального газа, или уравнение Клапейрона-Менделеева

Здесь m – масса газа, M – его молекулярная масса (находим по таблице Менделеева), R – универсальная газовая постоянная, равная 8,3144598(48) Дж/(моль*кг).

Универсальная газовая постоянная может быть выражена через другие константы (постоянная Больцмана и число Авогадро)

Массу, в свою очередь, можно вычислить, как произведение плотности и объема.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ)

Как мы уже говорили, молекулы газа движутся, причем, чем выше температура – тем быстрее. Существует связь между давлением газа и средней кинетической энергией E его частиц. Эта связь называется основным уравнением молекулярно-кинетической теории и имеет вид:

Здесь n – концентрация молекул (отношение их количества к объему), E – средняя кинетическая энергия. Найти их, а также среднюю квадратичную скорость молекул можно, соответственно, по формулам:

Подставим энергию в первое уравнение, и получим еще один вид основного уравнения МКТ

Первое начало термодинамики. Формулы для изопроцессов

Напомним Вам, что первый закон термодинамики гласит: количество теплоты, переданное газу, идёт на изменение внутренней энергии газа U и на совершение газом работы A. Формула первого закона термодинамики записывается так:

Как известно, с газом что-то происходит, мы можем сжать его, можем нагреть. В данном случае нас интересуют такие процессы, которые протекают при одном постоянном параметре. Рассмотрим, как выглядит первое начало термодинамики в каждом из них.

Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Изотермический процесс протекает при постоянной температуре. Тут работает закон Бойля-Мариотта: в изотермическом процессе давление газа обратно пропорционально его объёму. В изотермическом процессе:

Изохорный процесс протекает при постоянном объеме. Для этого процесса характерен закон Шарля: При постоянном объеме давление прямо пропорционально температуре. В изохорном процессе все тепло, подведенное к газу, идет на изменение его внутренней энергии.

Изобарный процесс идет при постоянном давлении. Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении газа его объём прямо пропорционален температуре. При изобарном процессе тепло идет как на изменение внутренней энергии, так и на совершение газом работы.

Адиабатный процесс. Адиабатный процесс – это такой процесс, который проходит без теплообмена с окружающей средой. Это значит, что формула первого закона термодинамики для адиабатного процесса выглядит так:

Внутренняя энергия одноатомного и двухатомного идеального газа

Теплоемкость

Удельная теплоемкость равна количеству теплоты, которое необходимо для нагревания одного килограмма вещества на один градус Цельсия.

Помимо удельной теплоемкости, есть молярная теплоемкость (количество теплоты, необходимое для нагревания одного моля вещества на один градус) при постоянном объеме, и молярная теплоемкость при постоянном давлении. В формулах ниже, i – число степеней свободы молекул газа. Для одноатомного газа i=3, для двухатомного – 5.

Тепловые машины. Формула КПД в термодинамике

Тепловая машина, в простейшем случае, состоит из нагревателя, холодильника и рабочего тела. Нагреватель сообщает тепло рабочему телу, оно совершает работу, затем охлаждается холодильником, и все повторяется вновь. Типичным примером тепловой машины является двигатель внутреннего сгорания.

Коэффициент полезного действия тепловой машины вычисляется по формуле

Вот мы и собрали основные формулы термодинамики, которые пригодятся в решении задач. Конечно, это не все все формулы из темы термодинамика, но их знание действительно может сослужить хорошую службу. А если возникнут вопросы  – помните о студенческом сервисе, специалисты которого готовы в любой момент прийти на выручку.

Источник