19.Теплоемкость (теплоемкость при постоянном давлении, теплоемкость при постоянном объеме)

При любом равновесном термодинамическом процессе элементарное изменение количества тепла в термодинамической системе является следствием изменения температуры термодинамической системы:

где константа – теплоемкость термодинамической системы.

Вводят также удельную и молярную теплоемкости, где – масса, а – молярная масса.

Понятие теплоемкости позволяет записать первое начало термодинамики для любого равновесного термодинамического процесса в виде:

Для изопроцессов удобно ввести дополнительное определение теплоемкостей:

• теплоемкость при постоянном давлении:

• теплоемкость при постоянном объеме:

20.Уравнение Майера

Запишем первое начало термодинамики для изобарического (P=const) процесса

Соответсвенно, дифференцируя уравнение Менделеева-Клапейрона для изобарического процесса, получим

Тогда с учетом определений _и

_{Найдем что}

21.Адиабатический процесс

Равновесный термодинамический процесс, протекающий при постоянном количестве тепла, называют адиабатическим. Первое начало термодинамики для адиабатического процесса:

Дифференцируя уравнение Менделеева-Клапейрона, получим:

(P7)

где обозначено – показатель адиабаты.

22.Теплота и работа при изопроцессах (изотермический, изохорический, изобарический, адиабатический)

Изотермический:

Согласно (T4) элементарная работа:

Подставим из уравнения Менделеева-Клапейрона:

получим формулу для элементарной работы в изотермическом процессе.

Работа для произвольного изотермического равновесного термодинамического процесса:

Из определения (P5_V) следует:

Определение (P4) означает, что теплоемкость при изотермическом процессе бесконечно большая.

Изохорический:

Согласно (T4) элементарная работа:

Тогда из первого закона термодинамики получим:

Интегрируя это уравнение несложно найти, что:

Определение теплоемкости при изохорическом процессе несложно получить, используя уравнение Майера:

Изобарический:

Согласно (T4) элементарная работа:

(P10)

Из (P5_P):

Из (P5_V):

Адиабатический:

23.Второе начало термодинамики – прямой цикл (цикл Карно, вечный двигатель 2-го рода, схема тепловой машины)

Основой любой тепловой машины является рабочее тело. Рабочее тело – часть тепловой машины, которая принимает тепло, подводимое к тепловой машине в течение каждого цикла. Согласно первому началу термодинамики, все количество тепла, подведенное к термодинамической системе, расходуется на совершение работы. При этом если , то цикл прямой, иначе – обратный.

Задачей тепловой машины является совершение работы над внешними телами за счет подведенного тепла.

(N1)

– коэффициент полезного действия.

Идеальной тепловой машиной будем называть тепловую машину, рабочее тело которой совершает круговой процесс, описываемый циклом Карно. Цикл Карно — это круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Изотермический процесс идеален для теплообмена, адиабатический идеален для изменения внутренней энергии тела.

КПД идеальной тепловой машины:

(N2)

Вечный двигатель второго рода:

Вечным двигателем второго рода называют тепловую машину, способную совершать работу без теплообмена с холодильником.

Второе начало термодинамики:

Вечный двигатель второго рода невозможен.