3.Термодинамические процессы с идеальным газом.

3.1. Метод исследования термодинамические процессов

Итак, 1.Рассматриваем идеальный газ, т.е. его молекулы представляют собой материальные точки (обладают массой, но не имеют объёма), не притягиваются и не отталкиваются, взаимодействуют только при упругих столкновениях.

2.Состояния идеального газа описывается уравнением Клапейрона – Менделеева:

, (3.1)

где -удельный объем ,= - газовая постоянная данного газа,

μ - молярная масса газа .

3.Термодинамические параметры состояния p, v и Т однозначно определяют термодинамическое состояние газа. Два из них независимы, а третий определяется в зависимости от первых двух по уравнению состояния.

4.Изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях независимо от пути, по которому совершался переход:

∆u= с_v (Т₂-Т₁). (3.2)

5.Передача энергии в форме работы происходит при изменении объёма. При этом количество переданной энергии называется работой – А [Дж].

= (3.3)

Работа газа отображается на pV - диаграмме площадью под кривой процесса.

При расширении газа работа положительна, при сжатии – отрицательна.

6.Теплоёмкостью газа называется количество теплоты, приводящее к изменению его температуры на 1 К c = . Отсюда q = =c (Т₂- Т₁).(3.4)

7. По определению энтропии ds = , отсюда удельная теплота равна:dq = T ds (3.5).

Теплота процесса 1-2 пропорциональна площади под графиком процесса при его изображении в Ts координатах.Поэтому Ts – диаграмма ещё называется тепловой, а pv - диаграмма – рабочей.

8. Уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид: q = ∆u + A, (3.6)

В дифференциальной форме: T ds = с_vdТ + pdv (3.7)

Целью термодинамики является изучение процессов превращения энергии.

Метод исследования термодинамические процессов состоит в следующем:

1.Выводится уравнение процесса кривой в pv - и Ts - координатах.

2.Рассчитываются термодинамические параметры состояния p, v и Т рабочего тела в начале и в конце процесса и изменение энтропии Δs.

3. Рассчитываются изменение внутренней энергиипо формуле (3.2),

количество подведённой теплоты по формуле (3.4),

работа процесса по формуле (3.3).

3.2. Основные термодинамические процессы.

Основными называют термодинамические процессы, в которых один из термодинамических параметров состояния p, v и Т постоянен.

Это изохорный (v=const),

изобарный (p =const),

изотермический (Т =const) и

адиабатный (без внешнего теплообмена) процессы.

Изохорный процесс.

Уравнение этого процесса в pv - координатах имеет вид v = const, а график процесса (изохора) изображается в виде вертикальной линии.

Из уравнения состояния (3.1) следует и,

т. е. отношение давлений равно отношению температур.

Поскольку в изохорном процессе v = const, то работа процесса равна 0.

Согласно первому закону термодинамики (3.6), это означает, что dq = du, т.е. всё подведённое тепло идёт на изменение внутренней энергии газа.

Количество подведенной теплоты определяется уравнением q = c_v (Т₂ - Т₁) (3.8)