Методические указания для практических занятий по общей и экспериментальной физике. Часть вторая. МКТ и термодинамика. Филимонова Л.В. - 46 стр.

UptoLike

Составители: 

- 46 -
так как V=const при переходе 1-1
.
Заметим, что так как точки 1
и 2 лежат на одной изотерме, то
21
ТТ =
, то есть:
)(
12
TTcQ
VV
=
μ
ν
.
Переход 1
-2 осуществляется при T=const. Известно, что тогда
=
Т
с и формула
TcQ
TT
Δ
=
μ
ν
не применима.
Забегая вперед, отметим, что исходя из закона сохранения энергии
(отраженного в I начале термодинамики), можно показать, что все тепло,
полученное в изотермическом процессе, расходуется не на нагревание, а на
работу расширения газа при
Т=const , то есть
1
2
211
ln
V
V
RTAQ
T
ν
==
.
Зная конкретные значения параметров рассматриваемых состояний,
легко произвести расчеты и требуемое сравнение.
Применение же I начала термодинамики (см. практическое занятие
4) значительно облегчает ответ на вопрос о сравнении величин
)a
Q
и
)б
Q .
Задача 3.11. Азот массой m=14 г сжимают изотермически при темпера-
туре T=300 К от давления p
1
=100 кПа до давления p
2
=500 кПа. Определите:
1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу сжатия; 3) количество
выделившейся теплоты. [0 Дж; -2,01 кДж; 2,01 кДж] (4, с. 101)
Указания по решению. 1) Т.к. T=const, то ΔU=0 (см. 3.10).
2) Работа сжатияесть работа внешних сил против сил давления газа, т.е.
2
1
ln
p
p
RTAA
TT
ν
==
.
                                   - 46 -


так как V=const при переходе 1-1′ .
         Заметим, что так как точки 1′ и 2 лежат на одной изотерме, то
Т1′ = Т 2 , то есть:

                               QV = ν ⋅ cμV (T2 − T1 ) .

         Переход 1′ -2 осуществляется при T=const. Известно, что тогда
сТ = ∞ и формула QT = ν cμT ΔT не применима.

         Забегая вперед, отметим, что исходя из закона сохранения энергии
(отраженного в I начале термодинамики), можно показать, что все тепло,
полученное в изотермическом процессе, расходуется не на нагревание, а на
работу расширения газа при Т=const , то есть
                                                      V2
                             QT = A1′−1 = ν RT2 ln       .
                                                      V1

         Зная конкретные значения параметров рассматриваемых состояний,
легко произвести расчеты и требуемое сравнение.
         Применение же I начала термодинамики (см. практическое занятие
№ 4) значительно облегчает ответ на вопрос о сравнении величин Qa ) и

Qб ) .


Задача №3.11. Азот массой m=14 г сжимают изотермически при темпера-
туре T=300 К от давления p1=100 кПа до давления p2=500 кПа. Определите:
1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу сжатия; 3) количество
выделившейся теплоты. [0 Дж; -2,01 кДж; 2,01 кДж] (4, с. 101)
Указания по решению. 1) Т.к. T=const, то ΔU=0 (см. № 3.10).
2) Работа сжатия – есть работа внешних сил против сил давления газа, т.е.
                                                   p1
                           AT′ = − AT = −ν RT ln      .
                                                   p2