Бондарев Б.В. Курс общей физики Кн. 3 Термодинамика. Статистическая физика. Строение вещества
.pdf
удобно рассматривать как функцию от та же система в различных процессах
температуры: С = С(Т). Одна и описывается различными темпе-
ратурными зависимостями теплоемкости. Замечательиои особенностью |
|
теплоемкости является то, что ее значения сравнительно просто могут |
|
быть установлены экспериментально. Для этого следует измерить коли- |
|
чество тепла 60 при помощи калорнметра и соответствующее прираще- |
|
ние температуры ЫТ при помощи термометра, а затем по формуле (1.16) |
|
наІти значение теплоемкости. Чтобы установить температурную зависи- |
|
мость теплоемкости для какого-либо процесса, такие измерения следует |
|
провести при различных значениях температуры. |
|
Проще всего измерять теплоемкость в условиях, когда или обьем. или |
|
давление постояниы. |
Равновесныи процесс, протекающии в системе при |
сохранении ее объема |
(У = сопвъ). называется нзохорнческим. В таком |
процессе система работы не совершает: бА = О. Поэтому согласно перво- |
|
му началу термодинамики а!!! = 60. При этом в соответствии с формулой |
|
(1.16) теплоемкость при постоянном объеме будет |
|
ди |
(1.17) |
су _ (ба-ду _ |
|
Здесь и далее подстрочныи символы обозначает величину. |
значение ко- |
торой следует зафиксировать при вычисленин производной. |
|
Когда в системе протекает равновесный термодинамическни процесс, |
|
ее внутреннюю энергию можно рассматривать как функцию (1.2) от тем- |
|
пературы и объема. В этом случае приращение внутренней энергии мож- |
|
но описать формулои а
1!
=
(адуди
щ(ддтди -
а.,
.
При этом количество тепла |
|
дЬ' |
ди |
60_<Ш+6А _. (БТ) |
4Т+ ((Эї)т+Р)д\/. |
Рааделнв получим:
это выражение на приращсние температуры ЦТ, с учетом (1.17) |
||
___ |
ди |
41/ |
Для того чтобы по этоІІ формуле найти зависимость теплоемкости от |
||
температуры. необходимо математически описать процесс, |
протекающиі |
|
в исследуемой системе. |
Это можно сделать. например. |
посредством |
24
от некоторого тела т, меньше тепла О', которое оно отдает в окружающую среду: О* < 0- .
Итак, над рабочим веществом за один этом оно забирает тепло О* от тела
в окружающую среду. Периодически
цикл совершается работа [А |
|. |
При |
т и отдает еще больше тепла О* |
||
действующее устройство, в |
|
кото- |
ром осуществляется такой циклический процесс, |
является холодильной |
машиной. |
В данном случае |
отбираемого тепла О* было |
|
ность холодильной машины |
|
экономически выгодно, чтобы количество как можно большим. Поэтому эффективхарактеризуют отношением 0*/ІАІ, кото-
рос называют коэффициент,
холодщьньш коэффициентом. Чем больше холодильный тем эффективнее работает холодильная машина.
|
1.7. Цикл Карно |
|
|
|||
Кривая, изображаюшая адиабатнческий процесс. |
называется адипба- |
|||||
той; а кривая, изображающая изотермический процесс, - изотермой. |
||||||
Рассмотрим циклический процесс, который представлен контуром С, со- |
||||||
стоящим из двух адиабат и двух изотерм. |
Такой процесс называется |
|||||
циклом Карма. Этот процесс назван так |
в честь французского физика и |
|||||
инженера Никола Карно (1796 - |
1832). |
Для осуществления цикла Кар- |
||||
|
|
|
|
|
|
, или |
но рабочее вещество поочередно необходимо или теплоизолировать |
||||||
приводить в тепловой контакт с |
одним из двух термостатов (рис. |
1.5). |
||||
Термостат с более высокой температурой Т] |
играет роль нагревателя. а |
|||||
термостат с более низкой температурой Т2 - роль холодильника. |
|
|||||
471-002 |
0'2-'0'3 |
|
0'3-1'0'4 |
04-*01 |
|
|
|
І |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Т=Т1 |
60=0 |
|
Т=Т2 |
бО=0 |
|
|
|
Рис. 1.5. Цикл Карно |
|
|
|||
При тепловом контакте с нагревателем в рабочем веществе протекает |
||||||
изотермическнй процесс а; -› 0'2, в котором оно получает тепло О* и |
||||||
расширяется. При этом энтропия рабочего вещества увеличивается от |
||||||
значения 51 в состоянии щ до значения Ѕ; в состоянии 02. Затем. |
адна- |
|||||
