Вопросы для самоконтроля

1. Дать определение массовой, объемной и мольной теплоёмкостям.

2. В каких единицах измеряются теплоемкости?

3. Что такое теплоемкость при постоянном объеме и теплоем­кость при постоянном давлении?

4. Почему теплоемкость газа при постоянном давлении всегда больше теплоемкости газа при постоянном объеме?

5. Объяснить смысл всех величин, входящих в уравнение Майера.

6. Дать определение средней теплоемкости.

7. Что такое истинная теплоемкость?

8. Написать уравнение количества теплоты, выраженное через среднюю теплоемкость.

9. Как определяются величины Q и Q с использованием таблиц теплоемкостей?

10. Чем отличаются теплоемкости идеальных и реальных газов?

11. Как определить среднюю теплоемкость в интервале от до, пользуясь таблицами теплоемкостей от 0 доt° С?

6. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики является частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым процессам, протекающим в термодинамических системах, как изолированных, так и неизолированных от окружающей среды.

Если к рабочему телу подводится некоторое количество тепла, то оно расходуется на увеличение внутренней энергии самого рабочего тела и на совершение работы. Первый закон термодинамики устанавливает связь между изменением внутренней энергии тела в каком-либо термодинамическом процессе и энергией, переданной в форме работы и теплоты.

Таким образом, уравнение первого закона термодинамики для 1 кгоднородного вещества можно записать следующим образом:

а) для элементарного процесса

dq = du + dl; (6.1)

б) для конечного процесса

q = u + l,(6.2)

где q– количество тепла (оно считается положительным при подводе и

отрицательным при отводе его от системы), кДж / кг;

u– изменение внутренней энергии в процессе,кДж / кг;

l – работа в процессе (она считается положительной, когда само тело

совершает работу, т.е. при расширении газа, и отрицательной

при подводе работы к газу, т.е. при его сжатии), кДж / кг.

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры и является экстенсивным параметром. Поэтому изменение внутренней энергии зависит от начального и конечного состояния системы, не зависит от характера процесса и определяется по формулам:

du = cdT ;(6.3)

u = = (T- T) ,кДж / кг, (6.4)

где – средняя изохорная теплоёмкость в интервале температур

от TдоT, кДж / (кг град).

Работа процесса может быть вычислена, если известна зависимость давления от объёма в ходе процесса или уравнение процесса:

l = = 10,кДж / кг, (6.5)

где p– давление вН / м.

Количество тепла вычисляется по формуле:

q = c( T- T),кДж / кг , (6.6)

где c– теплоёмкость газа в рассматриваемом процессе,кДж / (кг град).

Используя выражение для энтальпии:

i = u + pv ,(6.7)

получаем иную зависимость для первого закона термодинамики:

dq = di – vdp,(6.8)

где vdp = dl – располагаемая работа,кДж / кг.

Энтальпия идеального газа зависит только от его температуры, не зависит от характера процесса и является экстенсивным параметром.

Изменение энтальпии в процессе определяется только начальным и конечным состоянием газа:

di = cdT; (6.9)

i = =( T- T), кДж / кг , (6.10)

где – средняя изобарная теплоёмкость газа в интервале температур

от T до T,кДж / (кг град).

Для рабочего тела массой G:

первый закон термодинамики –

Q = U + L, кДж; (6.11)

изменение внутренней энергии –

U = G c,кДж; (6.12)

изменение энтальпии –

I = Gc,кДж. (6.13)