33.Изопроцессы. Работа.

Внутреннюю энергию макроси­стемы можно изменить, совершив над системой работу А' внеш­ними макроскопическими силами, либо путем теплопередачи.

Совершение работы сопровождается перемещением внешних тел, действующих на систему (так например ведет себя по­ршень в цилиндре с газом).

Если объем макроси­стемы (например, газа) получает приращение dV, а давление, оказываемое ею на соседние тела (стенки), равно р, то элемен­тарная работа сил, действующих со стороны газа на стенки: δA=pdV;Работа, совершаемая газом при конечных изме­нениях объема, например от V₁ до V₂ должна быть представле­на в виде интеграла: P=const, A=p(V1-V2);T=const, A=p1V1ln(V2/V1);V=const, A=0;δQ=0,

34. Первое начало термодинамики. Принцип энергии – это частный случай закона сохранения энергии для термодинамических систем. Рассмотрим 2 состояния системы: 1 и 2, соответственно с энергиями и . Пусть эта система имеет только механический контакт: (1).Работа считается положительной, если совершается за счет энергии системы. Пусть имеет место только тепловой контакт. Это означает, что обмен энергией осуществляется только через теплоту: (2) – тепловой контакт. Если имеют место оба контакта, то: (3) или (4). 1-е начало – изменение энергии системы равно количеству теплоты подведенному к ней минус работа совершенная системой. Выводится при рассмотрении круговых процессов.

, ,

35. Теплоемкость газа.

Теплоемкость: (1). Физический смысл: энергия, которая необходима, чтобы изменить температуру на один градус. Теплоемкость – характеристика процесса.

(2),

(3)

(3)→(2), ;

(4)

Процесс V= const.

, (5), (6)

I(T,P) ,

(7),

(8)

36. Круговые процессы. Цикл Карно.

1. Рабочим телом (рабочим агентом) называется термодинамическая система, совершающая процесс и предназначенная для преобразования одной формы передачи энергии - теплоты или работы - в другую. Например, в тепловом двигателе рабочее тело, получая энергию в форме тепла, часть ее передает в форме работы. 2. Нагревателем (теплоотдатчиком) называется система, сообщающая рассматриваемой термодинамической системе энергию в форме тепла. Холодильником (теплоприемником) называется система, получающая от рассматриваемой термодинамической системы энергию в форме тепла. 3. Круговые процессы изображаются в термодинамических диаграммах в виде замкнутых кривых. Работа против внешнего давления, совершаемая системой в обратимом круговом процессе, измеряется площадью, ограниченной кривой этого процесса в диаграмме V - р. Прямым циклом называется круговой процесс, в котором система совершает положительную работу: А > 0. В диаграмме V - p прямой цикл изображается в виде замкнутой кривой, проходимой рабочим телом по часовой стрелке. Обратным, циклом называется круговой процесс, в котором работа, совершаемая системой, отрицательна А < 0. В диаграмме V - p обратный цикл изображается в виде замкнутой кривой, проходимой рабочим телом против часовой стрелки. В тепловом двигателе рабочее тело совершает прямой цикл, а в холодильной машине - обратный цикл. 4. Термическим (термодинамическим) коэффициентом полезного действия (к. п. д.) h называется отношение теплового эквивалента А работы, совершенной рабочим телом в рассматриваемом прямом круговом процессе, к сумме Q1 всех количеств тепла, сообщенных при этом рабочему телу нагревателями: h = A/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1 где Q2 - абсолютная величина суммы количеств тепла, отданных рабочим телом холодильникам. Термический к. п. д. характеризует степень совершенства преобразования внутренней энергии в механическую, происходящего в тепловом двигателе, который работает по рассматриваемому циклу. 5. Циклом Карно называется прямой круговой процесс (рис. 1), состоящий из двух изотермических процессов 1 - 1' и 2 - 2' и двух адиабатических процессов 1' - 2 и 2' - 1. В процессе 1 - 1' рабочее тело получает от нагревателя количество тепла Q1 а в процессе 2 - 2' рабочее тело отдает холодильнику количество тепла Q2. Рис.1. Цикл Карно Теорема Карно: термический к. и. д. обратимого цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и является функцией только абсолютных температур нагревателя (T1) и холодильника (T2): h = (T1 - T2)/T1

37. ПОЛИТРОПИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.

Так называют процессы, урав­нение которых в переменных р, V имеет вид (1) где п — произвольное число - показатель политропы, как положительное, так и отрица­тельное, а также равное нулю. Таким образом, любой процесс, уравнение которого можно свести к виду (1), является полит­ропическим. Соответствующую кривую называют политропой. Политропическими являются, в частности, процессы изохорический, изобарический, изотермический и адиабатический. Отличительной особенностью всех политропических процес­сов является то, что в ходе этих процессов теплоемкость систе­мы остается постоянной: С=const. В зависимости от процесса можно определить значение n: P=const, n=0;T=const, n=1;δQ=0, n=γ, γ=Cp/Cv;V=const, n=∞