Статистическая физика и термодинамика. Громов Ю.Ю - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

изотермой на небольшие участки. В пределах каждого бесконечно малого участка давление будет изме-
няться столь незначительно, что его можно считать постоянным. Полную работу находят суммируя все
работы на бесконечно малых участках. При этом получается
1
2
ln
V
V
RT
M
m
A =
. (2.3.3)
2.4 Первый закон термодинамики
Мы уже знаем, что внутреннюю энергию системы можно изменить двумя способами. Это теплооб-
мен и совершение работы над системой. Первый закон термодинамики устанавливает количественное
соотношение между изменением внутренней энергии системы U
∆
, количеством подведенной к ней те-
плоты Q и работой внешних сил
A
′
, действующих на систему.
Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме
количества теплоты, подведенного к системе, и работы внешних сил, действующих на нее.
Это утверждение носит название первого закона термодинамики. Количество теплоты, поглощае-
мое системой, считают положительным, а выделяемое – отрицательным. Математически первый закон
термодинамики записывают в виде
AQU
′
+
=
∆
. (2.4.1)
Если система изолирована, то теплообмен с окружающими телами отсутствует и не совершается
работа внешних сил. Тогда 0
12
=−=∆ UUU или
12
UU
=
. Это означает, что внутренняя энергия замкнутой,
изолированной системы сохраняется.
В термодинамике наибольший интерес представляет преобразование внутренней энергии в работу,
совершаемую газом. Она отличается от работы внешних сил только знаком, т.е.
A
A
′
−=
. С учетом этого
первому закону термодинамики можно дать следующую формулировку.
Тепло, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии, на совершение системой
работы над внешними телами, т.е. AUQ
+
∆= .
Первый закон термодинамики – это закон сохранения энергии, примененный к тепловым процес-
сам. Все выводы, сделанные из него, обладают высокой степенью достоверности.
При изохорном процессе газ не совершает работы, поэтому изменение его внутренней энергии про-
исходит только посредством теплообмена с окружающими телами, т.е. UQ ∆
=
. Если начальная темпе-
ратура газа равна
1
T , а конечная
2
T , то
TR
M
mi
RT
M
mi
RT
M
mi
UUU ∆=−=−=∆
222
1212
. (2.4.2)
Следовательно, количество теплоты, подведенное к газу при изохорном процессе, равно
TR
M
mi
Q ∆=
2
. (2.4.3)
При изохорном нагревании давление газа растет вследствие увеличения средней кинетической
энергии молекул. Если от газа изохорно отводится тепло ( 0
<
Q ), то газ охлаждается и его давление
уменьшается.
При изотермическом процессе температура постоянна, поэтому внутренняя энергия газа не изменя-
ется. Другими словами, в изотермическом процессе количество теплоты, переданное газу от нагревате-
ля, полностью расходуется на совершение работы, т.е.
AQ
=
.
При изобарном расширении газа подведенное к нему тепло расходуется на увеличение его внутрен-
ней энергии и на совершение работы газом.
Таким образом, количество теплоты, сообщаемое газу для изменения его состояния, зависит от спо-
соба перехода газа из одного состояния в другое. Количество теплоты и механическая работа являются
функциями процесса. Внутренняя энергия газа является функцией состояния.
2.5 Адиабатный процесс

Страницы