5. Внутренняя энергия и энтальпия как функции состояния. Удельная внутренняя энергия.

Внутренняя энергия – функция состояния ТС, определяемая тем, что ее приращение в любом процессе, происходящем в закрытой системе, равно сумме теплоты, сообщенной системе, и работе, совершенной над ней.

Всякая ТС имеет однозначную функцию состояния, называемую внутренней энергией, изменяющуюся только под влиянием внешних воздействий в процессе перехода системы из одного состояния в другое.

В тех случаях, когда в некотором процессе изменения состояния закрытой ТС ее кинетическая и потенциальная составляющие энергии как единого тела, не изменяются, равенство принимает вид

При бесконечно малом изменении состояния закрытой ТС имеем:

Для однородной системы массой М можно записать

U = Mu,

где u, Дж/кг, - удельная внутренняя энергия.

Энтальпия – функция состояния ТС, равная сумме внутренней энергии и произведения объема на давление:

H = U + pV.

Энтальпия является экстенсивным параметром и может относиться ко всей ТС (H, Дж) или к единице вещества ТС, тогда она называется удельной энтальпией – h, кДж/кг.

6. Идеальный газ. Основные законы идеального газа (Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Мариотта). Уравнение состояния идеального газа. Уравнение состояния идеального газа для одного киломоля.

Идеальный газ – газ, равновесное состояние которого для одного моля описывается уравнением

рv_= R_T,

где р, Па, – давление, v_, м³/кмоль, - молярный объем, R_, Дж/(кмольК), - универсальная газо­вая постоянная, Т, К, - термодинамическая температура.

Это уравнение получило на­звание Клапейрона - Менделеева.

Для одного килограмма вещества уравнение состояния идеального газа имеет вид

рv= RT,

где v, м³/кг, - удельный объем; R, Дж/(кгК), - газовая постоянная.

Газовая постоянная – характерная для каждого газа постоянная, входящая в уравнение состояния для одного килограмма идеального газа, численно равная отношению универсальной газовой постоянной к массе моля данного газа

R = R_ /.

Изобарический процесс. Закон Гей-Люссака. Р = const.

Изобарическим процессом называется процесс, протекающий при постоянном давлении Р. Поведение газа при изобарическом процессе подчиняется закону Гей-Люссака:

При постоянном давлении и неизменных значениях массы и газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.

График изобарического процесса на VT-диаграмме называется изобарой. Полезно знать графики изобарического процесса на РV- и РT-диаграммах

Уравнение изобары:

Изохорический процесс. Закон Шарля. V = const.

Изохорическим процессом называется процесс, протекающий при постоянном объёме V. Поведение газа при этом изохорическом процессе подчиняется закону Шарля:

При постоянном объёме и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, отношение давления газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: P/Т = const.

График изохорического процесса на РV-диаграмме называется изохорой. Полезно знать график изохорического процесса на РТ- и VT-диаграммах

Уравнение изохоры:

Изотермический процесс. Закон Бойля – Мариотта. T = const.

Изотермическим процессом называется процесс, протекающий при постоянной температуре Т.

Поведение идеального газа при изотермическом процессе подчиняется закону Бойля – Мариотта:

При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.

График изотермического процесса на РV-диаграмме называется изотермой. Полезно знать графики изотермического процесса на VT- и РT-диаграммах

Уравнение изотермы: