Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

p V T U
p V
V p p T
V T
C
1
(p
1
, V
1
) C
2
(p
2
, V
2
)
p V
p = p(V )
p V
V
V
1
V
2
dV
p
p
1
p
2
C
1
C
2
0
δA = p dV
1 → 2
A
1→2
=
V
2
Z
V
1
p(V ) dV.
V
1
C
1
C
2
V
2
A
1→2
p = p(V )
C
1
C
2
V = const
p = const T = const
T
âñåãî èìååòñÿ ÷åòûðå ïàðàìåòðà p, V , T , U è äâà óðàâíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ, òî äëÿ
îïèñàíèÿ ïðîöåññà ìîæíî âûáðàòü äâà ëþáûõ ïàðàìåòðà â êà÷åñòâå íåçàâèñèìûõ;
îñòàëüíûå äâà îïðåäåëÿþòñÿ óðàâíåíèÿìè ñîñòîÿíèÿ. Ýòî ñîîáðàæåíèå ïîçâîëÿåò
èçîáðàæàòü ïðîöåññû ãðàôè÷åñêè (â âèäå äèàãðàìì), èñïîëüçóÿ ñèñòåìó êîîðäèíàò,
ïî îñÿì êîòîðîé îòêëàäûâàþòñÿ äâà íåçàâèñèìûõ ïàðàìåòðà ñîñòîÿíèÿ. Íàèáîëåå
ðàñïðîñòðàíåííîé ÿâëÿåòñÿ äèàãðàììà p  V , ãäå ïî îñè àáñöèññ îòêëàäûâàåòñÿ îáú-
åì ñèñòåìû V , à ïî îñè îðäèíàò  äàâëåíèå p. Ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå äèàãðàììû p  T
è V  T . Íà Ðèñ. 3.1 ðàâíîâåñíûé ïðîöåññ èçîáðàæåí â âèäå êðèâîé, ñîåäèíÿþùåé
òî÷êè C1 (p1 , V1 ) è C2 (p2 , V2 ). Ýòè òî÷êè õàðàêòåðèçóþò íà÷àëüíîå (1) è êîíå÷íîå (2)
ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû â ïðîöåññå. Ïðè èñïîëüçîâàíèè äèàãðàììû p  V ïðîöåññ äîë-
æåí áûòü çàäàí ìàòåìàòè÷åñêè óðàâíåíèåì p = p(V ). Ïîïóëÿðíîñòü äèàãðàììû
p  V îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî îíà äàåò íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëåíèå î ðàáîòå ñèñòåìû.

p                                            Ýëåìåíòàðíàÿ ðàáîòà ñèñòåìû ðàâíà
                               C2            δA = p dV è ãðàôè÷åñêè èçîáðàæàåòñÿ
 p2
                                             ïëîùàäüþ êðèâîëèíåéíîé òðàïåöèè (íà
                                             Ðèñ. 3.1 îíà çàøòðèõîâàíà). ßñíî, ÷òî
                                             ðàáîòà ñèñòåìû â ïðîöåññå 1 → 2 äàåòñÿ
 p1                                          ôîðìóëîé
        C1
                                                                  ZV2
    0     V1              V2                             A1→2 =         p(V ) dV.   (3.4)
                 dV                 V
                                                                  V1
              Ðèñ. 3.1
   Íà Ðèñ. 3.1 ðàáîòà ñèñòåìû â ïðîöåññå èçîáðàæàåòñÿ ïëîùàäüþ êðèâîëèíåéíîé
òðàïåöèè V1 C1 C2 V2 . Ïîä÷åðêíåì, ÷òî ðàáîòà A1→2 çàâèñèò îò òîãî, êàê èçìåíÿëîñü
äàâëåíèå p = p(V ) ïðè ïåðåõîäå ñèñòåìû èç ñîñòîÿíèÿ (1) â ñîñòîÿíèå (2), ò.å. îò
ôîðìû êðèâîé C1 C2 .
   Ñ ýêñïåðèìåíòàëüíîé òî÷êè çðåíèÿ íàèáîëåå èíòåðåñíû òàê íàçûâàåìûå èçî-
ïðîöåññû, â êîòîðûõ îäèí èç òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ôèêñèðîâàí. Ïðî-
ñòåéøèìè èçîïðîöåññàìè ÿâëÿþòñÿ èçîõîðè÷åñêèé ïðîöåññ (V = const), èçîáà-
ðè÷åñêèé ïðîöåññ (p = const), è èçîòåðìè÷åñêèé ïðîöåññ (T = const). Èçî-
õîðè÷åñêèé ïðîöåññ ïðîèñõîäèò â ñèñòåìå ñ àáñîëþòíî æåñòêèìè ñòåíêàìè, ôèêñè-
ðóþùèìè îáúåì. ßñíî, ÷òî ðåàëüíûé ïðîöåññ ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê èçîõî-
ðè÷åñêèé ëèøü ïðèáëèæåííî, òàê êàê àáñîëþòíî æåñòêèõ ñòåíîê íå áûâàåò. Äëÿ
ðåàëèçàöèè èçîáàðè÷åñêîãî ïðîöåññà ñòåíêè ñèñòåìû (íàïðèìåð, îäíà èç íèõ) äîëæ-
íû áûòü ïîäâèæíûìè; êðîìå òîãî, âíåøíåå äàâëåíèå íà ñòåíêè äîëæíî áûòü çà-
ôèêñèðîâàíî16 . Íàêîíåö, äëÿ ïðîòåêàíèÿ èçîòåðìè÷åñêîãî ïðîöåññà èíòåðåñóþùàÿ
íàñ ñèñòåìà äîëæíà ïîñòîÿííî íàõîäèòüñÿ â òåïëîâîì êîíòàêòå ñ äðóãîé ñèñòåìîé,
òåìïåðàòóðà êîòîðîé ðàâíà çàäàííîìó çíà÷åíèþ T . Ýòà âíåøíÿÿ ñèñòåìà ñ ïîñòîÿí-
íîé òåìïåðàòóðîé îáû÷íî íàçûâàåòñÿ òåðìîñòàòîì.  ïðîñòåéøèõ ñëó÷àÿõ ðîëü
òåðìîñòàòà èãðàåò àòìîñôåðíûé âîçäóõ.
 16 Ïðèìåð  èçîáàðè÷åñêîãî ïðîöåññà  ðàñøèðåíèå è ñæàòèå ãàçà, çàêëþ÷åííîãî â
ñîñóä ñ ïîäâèæíîé ñòåíêîé â âèäå ïîðøíÿ ñ ôèêñèðîâàííîé íàãðóçêîé (ñì. Ðèñ. 1.1).



                                           21

Страницы