Значення ізобарної, їзохорної теплоємностей та показника адіабати

Атомність газу	Мольна теплоємність, (кДж/кмольК)
Одноатомний	20,8	12,5	1,67
Двохатомний	29,1	20,8	1,40
Трьох- та багатоатомний	37,7	29,3	1,29

Перший закон термодинаміки. В термодинамічному процесі кількість теплоти Q, яка підведена до системи, витрачається на зміну внутрішньої енергії U і на виконання зовнішньої роботи L:

Q=U + L. (1.42)

Для 1 кг речовини:

. (1.43)

. (1.44)

Рівняння першого закону термодинаміки можна представити у вигляді схеми енергобалансу в термодинамічному процесі (рис.1.7).

Для кругового процесу 1-й закон:

. (1.45)

Перша форма запису 1-го закону:

або . (1.46)

Проведемо перетворення:

; (1.47)

; (1.48)

. (1.49)

Підставивши значення в рівняння першої форми, отримаємо другу форму запису 1-го закону:

або . (1.50)

Якщо об’єднати першу, другу форми запису і рівняння , знайдемо основне рівняння термодинаміки або термодинамічна тотожність:

. (1.51)

Для необоротних процесів:

або . (1.52)

Рис.1.7. Схема енергобалансу в термодинамічному процесі.

Другий закон термодинаміки. Перетворення теплоти в роботу без компенсації (наприклад, розширення робочого тіла в розімкненому процесі або переходу тепла від менш нагрітого до більш нагрітого) неможливе.

Для отримання роботи з теплоти потрібне періодичне повторення процесу розширення 1  m  2 (рис.1.8,а), тобто повернення робочого тіла в початковий стан в процесі стикання 2  n  1 з витратою деякої роботи . Якщо робота розширення більше роботи стискання , то в результаті обох процесів отримується корисна робота . Процес розширення робочого тіла з підведенням теплоти буде супроводжуватися збільшенням ентропії, а процес повернення в початковий стан за годинниковою стрілкою – зменшенням ентропії, тобто відведенням теплоти . Лише частина теплоти витрачається корисно і використовується для отримання роботи . Відношення теплоти, перетвореної в роботу, до теплоти, підведеної до робочого тіла, називається термічним коефіцієнтом корисної дії:

. (1.53)

Для необоротних процесів частина роботи перетворюється на теплоту тертя і зміна ентропії дорівнює:

(принцип зростання ентропії). (1.54)

Отже, для будь-якого процесу:

, або . (1.55)

В адіабатній ізольованій системі:

. (1.56)

Якщо в системі є два тіла з різними температурами , то елемнетарна зміна ентропії першого тіла складе , другого , а системи двох тіл: . (1.57)

Рис.1.8. Діаграма кругового процесу теплового двигуна.