Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.

Вследствие того, что молекулы идеального газа на расстоянии не взаимодействуют, внутренняя энергия такого газа будет складываться из энергий отдельных молекул. Следовательно, внутренняя энергия одного киломоля идеального газа будет равна произведению числа Авогадро на среднюю энергию одной молекулы:

U=N*E=i/2 RT

Внутренняя энергия произвольной массы газа m: U=N*E=(m/мю)(i/2 )RT

Теплоемкостью какого-либо тела называется величина, равная количеству тепла, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на один градус.

C=dQ/dt размерность дж/град.

Величина теплоемкости зависит от условий, при которых происходит нагревание тела. Наибольший интерес представляет теплоемкость для случаев, когда нагревание происходит при постоянном объеме или при постоянном давлении.

Теплоемкость любого тела при постоянном объеме равна

Сp=dU/dT=dU/dT+p(dV/dT)=Cv+ p(dV/dT)

Cv=i/2R

То есть теплоемкость идеального газа при постоянном объеме оказывается постоянной величиной, не зависящей от параметров состояния газа, в частности от температуры.

U=CvT

Y(адиабата)=Cp/Cv=i+2/i

Одноатомный Cv= 3/2R Cp=5/2R

Двухатомный Cv=5/2R Cp=7/2R

Атомов 3+ Cv=6/2R Cp=8/2R

Уравнение адиабаты идеального газа

Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой. dQ=0

(1+R/Cv)=Cp/Cv=y - адиабата

Политропические процессы

Все рассмотренные ранее процессы являются частными случаями политропического процесса.

pV^n=const

n=0 Изобара

n=1 Изотерма

n=y Адиабат

n=+- беск Изохора

Работа, совершаемая идеальным газом при различных процессах

Работа, которая совершается при переходе из состояния 1 в состояние 2 каким–либо телом над внешними телами, равна A12=инт(V1V2) pdV

pV=m/мюRT

Изотерма A=(m/мю)RTln(V1/V2)

Изобара A=p(V2-V1)

Любой проц. A==(m/мю)(RT/n-1)*(1-(V1/V2)^n-1)

Необратимость тепловых процессов

Работу можно произвести только с помощью системы тел, не находящихся в тепловом равновесии друг с другом

Невозможно получения работы за счет энегрии тела, находящегося в тепловом равновесии

Однако, как показывает опыт, многие тепловые процессы могут протекать только в одном направлении. Такие процессы называются необратимыми. Например, при тепловом контакте двух тел с разными температурами тепловой поток всегда направлен от более теплого тела к более холодному. Никогда не наблюдается самопроизвольный процесс передачи тепла от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Следовательно, процесс теплообмена при конечной разности температур является необратимым.

Процессы превращения механической работы во внутреннюю энергию тела являются необратимыми из-за наличия трения

Обратимыми процессами называют процессы перехода системы из одного равновесного состояния в другое, которые можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний. При этом сама система и окружающие тела возвращаются к исходному состоянию.