Внутренняя энергия идеального газа

Внутренняя энергия идеального газа равна произведению числа молекул на кинетическую энергию одной молекул.

U=N·W,

где U-внутренняя энергия;

N- число молекул;

W- кинетическая энергия.

U=N·W=N , U= .

где R- газовая постоянная;

i-число степеней свободы;

M-молекулярная масса;

m-масса газа.

4. Работа газа в изопроцессах

В общем случае: A=P∆ ʋ

В дифференциальном виде: dA=Pd ʋ,

где A- работа газа;

∆ʋ-изменение объема;

P- давление.

В интегральном виде:

^A=

1). Изотермический процесс: P ʋ=RT→P=

Поэтому: A=RT )

2). Изобарический процесс: A=P( )

3). Адиабатический процесс: ∆Q=0 (процесс без теплообмена)

Поэтому в соответствии с первым началом термодинамики

dA=-dU,

гдеdU-внутренняя энергия.

Т.е. система совершает работу за счет внутренней энергии.

При адиабатическом расширении газа его температура понижается.

При сжатии газа температура повышается.

5. Реальные газы

(уравнение Ван-дер-Ваальса)

В реальных газах силы сцепления между молекулами вызывают добавочное сжатия газа и дополнительное давление. Поэтому:

P+ ,

где a-постоянная величина; ν- молярный объём;

Моль газа занимают некоторый объём и общий объём уменьшается:

,

где b - некоторая постоянная.

Вводим эти величины в уравнение Клапейрона-Менделеева:

P =RT - для одного моля.

Для всей массы газа вводится поправка ,

Уравнение Ван-дер-Ваальса в общем виде:

(P+ )( )= - для всей массы газа.

График зависимости давления от объёма при постоянной температуре называют изотермы Ван-дер-Ваальса

T₅>T₄>T₃>T₂>T₁

где T₃- критическаятемпература.

При давлении выше критической температуры в системе только газ, а ниже - жидкость или пар.

При этой температуре исчезает различие между жидкостью и её паром, плотность жидкости и её насыщенного пара одинаковы.

Сжижение газов имеет большое практическое значение, и широкое применение при искусственном осеменении, так как живые организмы, замороженные жидким воздухом, не утрачивают жизнеспособности.

T_кр=132К - критическая температура сжижения воздуха.

Испарение и конденсация регулируют теплообмен и влагообмен животных и растений. В засушливых районах растения имеют мелкие листья и их мало.

VII. Гидродинамика. Гемодинамика

Организм человека и многих животных почти на 80% состоит из различного рода жидкостей, их перемещение обеспечивает обмен веществ и снабжение клеток кислородом.

Гидродинамика - раздел механики, изучающий закономерности движения жидкостей и твёрдых тел в них.

Гемодинамика - раздел механики, изучающий закономерности движения крови по сердечнососудистой системе.

1. Идеальная жидкость

Идеальная жидкость - это жидкость, не имеющая внутреннего трения и несжимаемая.

Течение идеальной жидкости называют стационарным, если это течение, при котором скорость частиц жидкости каждой данной точки потока не меняется, но она различная по сечению потока.

Траектории движения жидкости - это линии, касательные к которым дают направление ее скорости. Их называют линиями тока жидкости. Такие линии тока образуют трубку (струю) тока жидкости.

В идеальной жидкости выполняется условие неразрывности струи: произведение средней скорости на площадь сечения потока есть постоянная величина в каждом сечении данного потока.

Рис.1

где - средние скорости жидкости;

и - площади поперечного сечения.

В местах сужения потока скорость больше, а в местах расширения скорость уменьшается. Этот закон проявляется в течении реки, ручья, но особенно в пожарном рукаве (брандспойте) и т.д.

Объемная скорость равна произведению средней скорости на площадь поперечного сечения потока жидкости:

, [Q] =

В частности, при движении крови объемная скорость в артерии равна сумме всех объемных скоростей в капиллярах.