16.Изобарический и изохорические процессы, теплоемкость в таких процессах

Изобарный процесс-термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянномдавлениии массе идеального газа. Согласнозакону Гей-Люссака, при изобарном процессе видеальном газе.

Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна A=PΔV.

Количество теплоты, получаемое или отдаваемое газом, характеризуется изменением энтальпии: δQ= ΔI= ΔU+PΔV.

График изобарического расширения газа от объёма V_a до V_b. AB здесь является изобарой.

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении обозначается как C_p. В идеальном газе она связана с теплоёмкостью при постоянном объёмесоотношением МайераC_p=C_v+R.

Молекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить приблизительные значения молярной теплоёмкости для различных газов через значение универсальной газовой постоянной: для одноатомных газов, то есть около 20.8 Дж/(моль·К); для двухатомных газов, то есть около 29.1 Дж/(моль·К); для многоатомных газовC_p= 4R, то есть около 33.3 Дж/(моль·К).

Изохорический или изохорный процесс -это термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать (охлаждать) вещество в сосуде, который не изменяет своего объёма.

Теплоемкость

17.Изотермический и адиабатический процессы: реализация, работа и уравнения

Изотермический процесс—термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постояннойтемпературе.

Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат,теплопроводностькоторого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. Графиком изотермического процесса является изотерма.

В идеальном газепри изотермическом процессе произведение давления на объём постоянно (закон Бойля-Мариотта). Изотермы идеального газа в координатахp,V— гиперболы, расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс .

При изотермическом процессе системе, вообще говоря, сообщается определённое количество теплоты (или она отдаёт теплоту) и совершается внешняя работа. Альтернативный процесс, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует (термодинамическая система находится в энергетическом равновесии — система не поглощает и не выделяет тепло), называется адиабатическим процессом.

Работа, совершенная идеальным газом в изотермическом процессе, равна, где— число частиц газа,— температура,и— объём газа в начале и конце процесса,—постоянная Больцмана.

В твёрдом теле и большинстве жидкостей изотермические процессы очень мало изменяют объём тела, если только не происходит фазовый переход.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса в идеальном газе записывается в виде:

Адиабатический процесс—термодинамический процессв макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии. В общем случае адиабатический процесс необратим.

Линия, изображающая адиабатный процесс на какой-либо термодинамической диаграмме, называется адиабатой.

Для адиабатического процесса первое начало термодинамики в силу отсутствия теплообмена (ΔQ= 0) системы со средой имеет вид, где:— изменение внутренней энергии тела,— работа, совершаемая системой,— теплота, полученная системой

Основное уравнение термодинамики применительно к адиабатическому процессу записывается в дифференциалах как ,

где — дифференциальное выражение для работы,a_i— внешние параметры,A_i— соответствующие им внутренние параметры. В частном случае, когда работа совершается через изменение объёма,, гдеp— давление.

Для идеальных газовадиабата имеет простейший вид и определяется уравнением:, где:—давлениегаза,— егообъём,—показатель адиабаты,и—теплоёмкостигаза соответственно при постоянном давлении и постоянном объёме.

Показатель адиабаты: Для нерелятивистского невырожденного одноатомного идеального газа , для двухатомного, для трёхатомного, для газов состоящих из более сложных молекул, показатель адиабаты,определяется числомстепеней свободы конкретной молекулы.

При адиабатическом процессе показатель адиабаты равен , где R —универсальная газовая постоянная.

С учётом уравнения состояния идеального газауравнение адиабаты может быть преобразовано к виду:

, гдеT—абсолютная температурагаза.

Или к виду:

Поскольку всегда больше 1, из последнего уравнения следует, что при адиабатическом сжатии (т.е. при уменьшенииV) газ нагревается (Tвозрастает), а при расширении — охлаждается, что всегда верно и для реальных газов.