38. Внутренняя энергия системы. Первое начало термодинамики

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. 

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

39. Работа, совершаемая газом при изменениях объема

40. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа

Т еплоемкость идеального газа — это отношение количества теплоты, сообщенного газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло.

41. Изопроцессы.

Изопроцессы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин — параметров состояния: давление, объём или температура — остаются неизменными. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — изоэнтропийный (например, обратимый адиабатический процесс)

Изобарный процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении ( )

И зохорный процесс (от греч. хора — занимаемое место) — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме ( ).

Изотермический процесс (от греч. «термос» — тёплый, горячий) — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре ( )( ). 

PV = const

Изоэнтропийный процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной энтропии ( ).

42. Уравнение адиабаты идеального газа.

Для идеальных газов, чью теплоёмкость можно считать постоянной, в случае квазистатического процесса адиабата имеет простейший вид и определяется уравнение

где   — его объём,   — показатель адиабаты,   и   — теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении и постоянном объёме.

43. Применение первого начала термодинамики к изопроиессам.

И зохорный процесс (V=const).

Тогда для произвольной массы газа получим

И зобарный процесс (p=const). 

Изотермический процесс (T=const).

44. Энтропия.

Энтропи́я  в статистической физике — меравероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния

где   — приращение энтропии;   — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

45. Второе начало термодинамики. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»

Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл.

Коэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен

Цикл Карно состоит из четырёх стадий:

1. Изотермическое расширение. В начале процесса рабочее тело имеет температуру Тн, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Qн. При этом объём рабочего тела увеличивается.

2. Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение . Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.

3. Изотермическое сжатие. Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру , приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты .

4. Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие. Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя.