6. Работа и теплота как различные формы обмена энергией между телами, между термодинамической системой и окружающей средой. Принцип эквивалентности теплоты и работы.
Теплота – Q кДж; Удельная теплота – q=Q/m=кДж/кг – для 1 кг; Работа L – кДж; Удельная работа – l=L/m=кДж/кг – для 1 кг. Теплота и работа – формы передачи энергии. Теплота – форма передачи энергии, которая осуществляется 3 способами: 1) теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) излучением. Количество переданной энергии форме теплоты зависит от разности температур. Работа – форма передачи энергии, которая осуществляется при непосредственном взаимодействии тел или системы тел между собой, независящий от температур. Механическая работа всегда сопровождается изменением объема системы. Эквивалентность теплоты и работы: L=Q; l=q. Закон сохранения и превращения энергии
Идеальная теплоизоляция + абсолютно жесткая оболочка= изолированная система. Е=Екин+Епот+U=const(E – полная энергия, Ek – кинетическая энергия, Еп – потенциальная энергия, U – внутренняя энергия). Пусть Екин=0, Епот=0, следовательно E=U=const. 1-ый закон термодинамики – термодинамическая форма всеобщего з-на сохранения и превращения энергии.
7. Работа изменения объема (работа расширения). Определение работы аналитическим и графическим методом. Рабочая диаграмма p-V и ее свойства.
F
– площадь поверхности термодин. системы
(м2);
- новое положение системы после
подведения теплоты; → - силы внешнего
давления (Р);
.
Работа термодинамической системы против
сил внешнего давления связана только
с изменением объема наз. Работой изменения
объема или работой расширения. Пусть
PC=P.
Формула 1 имеет вид:
Интегрируем:
.
Для 1 кг: V=mV(4),
V-удельный
объем; L=ml
(5). Формулы 4 и 5 учтем в формулах 2 и 3:
Покажем, что графически работа может
быть определена как работа изменения
объема (P-V)
Докажем, с пом P-V диаграмм, что работа явл. фунцией процесса
l1a2>l1б2>l1c2 (исходя из площади) – работа явл. функцией процесса-функции, кот. не зависит от нач и кон состояния термодин системы, а зависит от пути перехода системы в нач и кон состоянии.
8.Внутреняя энергия тела и ее св-ва. Внутренняя энергия идеального газа.
Энергия связанная с изменением энергии движения молекул называется внутренней энергией.
Физический смысл внутренней энергии. Кинетическая энергия теплового движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия вместе образуют новый вид энергии, не сводящийся к механической энергии тела Этот вид энергии называется внутренней энергией. Внутренняя энергия тела это суммарная кинетическая энергия теплового движения его частиц плюс потенциальная энергия их взаимодействия друг с другом
Функция состояния. Так, при переходе системы из одного состояния в другое изменение её внутренней энергии определяется лишь начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути перехода из начального состояния в конечное. Если система возвращается в исходное состояние, то изменение её внутренней энергии равно нулю.
Внутренняя энергия обладает адитивными и экстенсивными св-ми: адитивная, экстенсивная, интенсивная.
Внутренняя энергия зависит от параметров состояния.
-функция
состояния.
-2
последние формулы являются ф-ми состояния.
Внутренняя энергия одноатомного идеального газа.
Потенциальная энергия взаимодействия частиц идеального газа равна нулю (напомним, что в модели идеального газа мы пренебрегаем взаимодействием частиц на расстоянии). Поэтому внутренняя энергия одноатомного идеального газа сводится к суммарной кинетической энергии поступательного движения его атомов. Эту энергию можно найти, умножив число атомов газа N на среднюю кинетическую энергию E одного атома:
;
;
Мы видим, что внутренняя энергия идеального газа (масса и химический состав которого не изменнны) является функцией только его температуры. У реального газа, жидкости или
твёрдого тела внутренняя энергия будет зависеть ещё и от объёма ведь при изменении объёма изменяется взаимное расположение частиц и, как следствие, потенциальная энергия их взаимодействия.