Физика. Ч.1. Белякова В.И - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

54 55
6. 2. Первое начало термодинамики
Рассмотрим термодинамическую систему (газ), внутренняя энер-
гия которой U изменяется за счет совершения над системой работы A
и сообщения ей некоторого количества теплоты Q.
Первое начало термодинамики утверждает (на основе обобщения
многовековых опытных данных), что
.
A
Q
U
-
=
D
(6.5)
Формулу (6.5) можно переписать в виде
.
A
U
Q
+
D
=
(6.6)
Теплота, сообщенная системе, расходуется на увеличение ее внут-
ренней энергии и совершение работы против внешних сил. Для малых
изменений системы имеем
.
d
d
d
A
U
Q
+
=
(6.7)
Если термодинамическая система периодически возвращается
в исходное состояние, то изменение внутренней энергии равно нулю
(
0
=
D
U
), вся подведенная к системе теплота может быть согласно пер-
вому началу термодинамики переведена в работу
Q
A
=
. Причем нельзя
построить периодически действующий двигатель, который совершал
бы работу, бόльшую, чем количество сообщающейся ему извне энер-
гии, т. е. невозможен вечный двигатель 1-го рода.
Первое начало термодинамики – это закон сохранения энергии
в термодинамике.
6. 3. Работа газа при изменении его объема
Рассмотрим газ, находящийся под поршнем в цилиндрическом
сосуде.
Газ, расширяясь, передвигает поршень на расстояние dl и произ-
водит работу
V
P
PS
F
A
d
d
d
d
=
=
=
(6.8)
где
S
– площадь поршня;
V
S
d
d
=
– изменение объема.а.
Таким образом, работа при
расширении газа определяется как
.
d
d
V
P
A
=
(6.9)
Работа при изменении объе-
ма от V
1
до V
2
, может быть найде-
на интегрированием формулы
(6.9).
ò
=
2
1
.d
V
V
VPA
(6.10)
При расширении газа
)
0
d
(
>
V
работа положительна
)
0
d
(
>
A
,
т. е. газ совершает работу; при сжатии
0
d
<
A
, т. е. работа совершается
над газом.
6. 4. Теплоемкость идеального газа
Удельная теплоемкость – величина, равная количеству теплоты,
необходимой для нагревания 1 кг вещества на 1 К и определяется как
.
d
mdT
Q
c =
(6.11)
Молярная теплоемкость – величина, равная количеству теплоты,
необходимой для нагревания 1 моля на 1 К,
.
d
dT
Q
C
n
=
(6.12)
где
n
– число молей.
Удельная теплоемкость связана с молярной теплоемкостью
соотношением
,
Mc
C
=
(6.13)
где М – молекулярная масса.
Найдем выражения для молярной теплоемкости в изохорном
и изобарном процессах. Для этого запишем первое начало термодина-
мики для 1-го моля газа:
P
S
dl
Рис. 6.2

Страницы