Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
_лекцiя 2 (0 i 1 закон т-д).doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
135.17 Кб
Скачать

Якщо продиференціювати рівняння (іі.2.38), то матимемо

dН = dU + рdV + Vdр (ІІ.2.40)

Ця функція стану набуває досить простого змісту тоді, коли в системі відбуваються зміни при р = const, тобто в ній протікає ізобарний процес, і якщо вона не здійснює при цьому корисної роботи, тоді

dH = dU + рdV (ІІ.2.41)

або для більш широкого інтервалу змін

Н = U + рV (ІІ.2.42)

З рівняння (ІІ.2.11) можна записати

Q = dU + рdV (ІІ.2.43)

або

QP = U + рV (ІІ.2.44)

При протіканні ізохорного процесу (V = 0)

U = QV (ІІ.2.45)

Врахувавши залежності (ІІ.2.45) і (ІІ.2.42), матимемо

Н = QV + рV = QP (ІІ.2.46)

Внутрішня енергія, будучи функцією стану, є функцією незалежних змінних (параметрів стану системи).

Для найпростіших систем

U = f (V, T). (ІІ.2.47)

Звідси повний диференціал U

. (ІІ.2.48)

Підставивши значення dU з рівняння (ІІ.2.48) в рівняння (ІІ.2.10) знаходимо:

(ІІ.2.49)

Якщо в системі, що вивчається, має місце лише робота розширення і відсутні інші види роботи, то W = рdV. Тоді:

(ІІ.2.50)

Позначивши коефіцієнт при диференціалах незалежних змінних у рівнянні (ІІ.2.50) символами l і CV , одержимо

Q = ldV + CV dT (ІІ.2.51)

Із рівнянь (ІІ.2.48), (ІІ.2.50) і (ІІ.2.51) матимемо:

(ІІ.2.52)

Величини не є похідними якої-небудь функції. Перша з них є теплотою ізотермічного розширення тіла. Ця величина, розмірність якої співпадає з розмірністю тиску, складається із зовнішнього тиску і величини ; останній відображає взаємне притягання молекул і може бути названа внутрішнім тиском. Цей член в рівнянні малий для реальних газів і дуже великий (у порівнянні із звичайними значеннями зовнішнього тиску) для рідин і твердих тіл.

Величина CV, у відповідності з рівнянням (ІІ.2.52), є теплоємність при сталому об’ємі. Теплота, що поглинається системою при сталому об’ємі, витрачається повністю на збільшення внутрішньої енергії (при умові, що не виконується ніяка інша робота, в тому числі і робота розширення).

Із рівнянь (ІІ.2.52) і (ІІ.2.48) одержуємо:

dU = (l – р)dV + CVdT (ІІ.2.53)

Коефіцієнти повного диференціала внутрішньої енергії при змінних V і Т мають простий, як це показано вище, фізичний зміст.

Вибравши в ролі незалежних змінних р і Т або V і р і, вважаючи внутрішню енергію функцією цих пар змінних, можна, аналогічно попередньому, одержати:

Q = hdр + CpdT, (ІІ.2.54)

Q = dV + dр, (ІІ.2.55)

де величини h, Cp, , пов’язані з похідними внутрішньої енергії більш складними співвідношеннями, ніж подані в рівнянні (ІІ.2.52). Слід відмітити, що є теплоємністю при сталому тиску, а теплота ізотермічного зростання тиску.

а) Ізохоричний процес

Якщо об’єм системи в ході процесу залишається сталим, то робота не здійснюється.

Дійсно, якщо V = 0, то і

W = рV = 0 (ІІ.2.56)

б) Ізобаричний процес

Припустимо, що система в стані 1 характеризується масою m1, тиском р1, температурою Т1 і об’ємом V1. В стані 2, якщо це закрита система при сталому тиску, змінюється температура й об’єм, які будуть рівні відповідно Т2 і V2. Зміна внутрішньої енергії системи буде визначатись

U = U2 – U1 = QP – W, (ІІ.2.57)

де QP – величина енергії у формі теплоти при сталому тиску. Робота ідеального газу при його розширенні від об’єму V1 до об’єму V2 згідно з рівнянням (ІІ.2.35) буде рівна

W = р(V2 – V1), (ІІ.2.58)

Значення роботи із рівняння (ІІ.2.58) підставляємо в рівняння (ІІ.2.57) і одержане рівняння записуємо в такій формі

QP= (U2 – U1) + р(V2 – V1) = (U2 + рV2) – (U1 + рV1) (ІІ.2.59)

Функція U + рV, яку ми позначимо через Н, як ми вже зазначали вище, називається ентальпією. Тоді, U2 + рV2 і U1 + рV1 – величини ентальпії відповідно для станів 2 і 1 взятої системи, і рівняння (ІІ.2.59) матиме вигляд:

QP = H2 – H1 = H (ІІ.2.60)

QP рівна зміні ентальпії. І навпаки – вся енергія у формі тепла, що підводиться, йде на збільшення ентальпії системи.