30. Закон равного распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия.
Закон равного распределения энергии по степеням свободы гласит, что на каждую поступательную степень приходится энергия E=1/2kT. На колебательную степень свободы приходитсяE=kT.
Важнейшей характеристикой молекул газа является его внутренняя энергия, которая представляет собой энергию хаотического движения молекул системы и энергию их взаимодействия. Внутренняя энергия есть однозначная функция термодинамического состояния системы. Состояние, в котором внутренняя энергия равна нулю. Важно знать изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое. Величина внутренней энергии для моля газа: U=CVT(CV– теплоёмкость приV=const).U=m/Ɲ *CVT
31. Первое начало термодинамики.
Рассмотрим термодинамическую систему, для которой механическая энергия не меняется, а изменяется лишь внутренняя энергия.
Внутренняя энергия системы может меняться в результате совершения на системой работы или сообщения ей тепла. Говорят о двух формах передачи энергии: форме работы и форме теплоты. Энергия механического движения может превращаться в энергию теплового движения, и наоборот. При этом выполняется закон сохранения и превращения энергии. Допустим, что некоторая система, обладая внутренней энергией U, получила некоторое количество теплотыQи перешла в состояние с энергиейU2, совершая работу А над внешними телами.
Определение: кол-во теплоты считается положительным, если оно подводится к телу. И работа положительной, если система совершает её над внешними телами.
Из опыта известно, что при переходе из 1-го во 2-е состояние изменение энергии записывается как ∆U=U2-U1, и эта величина будет равна разности между полученной теплотойQи работой, совершаемой системой. Отсюда получаем: ∆Q= ∆U+ ∆A. Это Уравнение представляет собой первое начало термодинамики, которое гласит, что теплота, получаемая системой, затрачивается на изменение его внутренней энергии ∆Uи совершение работы над внешними телами. (измеряется в ДЖ).
Если система возвращается в исходное состояние, то изменение внутренней энергии равно нулю => Q=A.
Отсюда следует, что система не может произвести работы больше, чем кол-во теплоты, полученное системой (то есть вечный двигатель не возможен)
32. Работа газа при изменении его объёма.
Найдём в общем виде внешнюю работу, совершаемую газом при изменении его объёма. Рассмотрим газ в цилиндре. Под поршнем, внутри, находится газ под давлением Р.
Работа dA = F*dL, p = F/S, F = p*S => dA = p*S*dL = p*dV
Полную работу, совершаемую газом, при изменении объёма от V1 доV2, можно определить через интеграл:
А =
33. Теплоёмкость газа.
С =
(Дж/К)
Существуют и другие виды теплоёмкости:
Удельная теплоёмкость вещества – величина, равная кол-ву теплоты, необходимое для нагревания одного вещ-ва на 1К. С =
(Дж/кг*К)Молярная теплоёмкость – величина теплоты, необходимая для нагрева 1 моля вещества на 1К.
С =
Между молярной и удельной теплоёмкостями
есть связь: Cуд
=
Различают теплоёмкости при постоянном объёме Сv и при постоянном давлении Ср.
Сv
=
Ср. =
