Работа в термодинамике

Изобарный процесс

A=S

A>0 если V

A<0 если V

Изотермический процесс

A=S, A_{изобары}>A_{изотермы}, так как S₁<S₂

Изохорный процесс

V=0  А=0

В общем случае

А=S, A=S  A=S

Работой расширения идеального газа, называется работа, которую совершает газ против внешнего давления.

Первый закон термодинамики

Термодинамика – это теория тепловых явлений в которой не учитывается атомно – молекулярное строение тел.

Изолированная термодинамическая система – совокупность физических тел, изолированных от взаимодействия с другими телами.

Термодинамический процесс – любое изменение , происходящее в термодинамической системе.

1-2 -теплопередача

1 –3 – механическое взаимодействие

-Q₁₂=U₂

-A₁₃=U₃

Так как система изолирована, то внутренняя энергия всей системы остается неизменной, значит

U₁+U₂+U₃=0

U₁= -U₂-U₃

U₁=Q+A

Так как тело 1 не изолированная термодинамическая система, то:

В неизолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии U равно сумме количества теплоты, Q переданной системе, и работы внешних сил.

U=Q+A

А – работа, совершаемая над термодинамической системой

А¹ – работа, совершаемая термодинамической системой

А=-А¹

В неизолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии U равно разности между полученным количеством теплоты Q и работой А¹, совершаемой системой.

Вечные двигатели

А¹=Q-U

Любая машина может совершать работу только за счет получения извне количества теплоты Q или уменьшения своей внутренней энергии U.

Изобарное расширение

t⁰, U>0

V, A_г>0

Q=U+A_г>0,

Q – поглощается

Изотермическое сжатие

t

медленно

⁰=constU=0

V A_г<0

-Q=- A_г

Q – выделяется

Изохорное охлаждение

лед

t⁰, U>0

V=const  A=0

-Q=-U

Q - выделяется

Адиабатный процесс

Адиабатный процесс – процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствии теплообмена-с окружающими телами, то есть при условии Q=0.

- t мало, хорошая теплоизоляция

Примеры: сжатие воздуха в воздушном огниве, сжатие воздуха в цилиндре ДВС.

U=А; сжатие

так как А>0, то U>0, то есть t_газа

Г

P

рафик адиабатного процесса

1 - изотерма

1

2 -адиабата

2

V

При сжатии температура увеличивается Т, давление увеличивается р, при этом с уменьшением объема V давление растет быстрее.

Второй закон термодинамики

Необратимость тепловых процессов

Процесс является необратимым, если при его совершении сначала в прямом, а затем в обратном направлении в исходное состояние возвращается как само тело (система), так и все внешние тела, с которыми тело (система) взаимодействовало.

Всякий термодинамический процесс, не удовлетворяющий условиям необратимости называется необратимым.

Все процессы сопровождаются трением, диффузией, теплообменом, поэтому они не обратимы.

При соприкосновении тел +процесс теплопередачи происходит самопроизвольно от горячего тела к холодному, пока разность температур не станет равной нулю. Чай остывает нагревая окружающий воздух, но чай не закипает от охлаждения им окружающего воздуха.

Процессы теплопередачи самопроизвольно осуществляются только в одном направлении, поэтому их называют необратимыми процессами.

Энергия теплового движения молекул может лишь частично превратиться в другую энергию. Ядернаяхимическуюмеханическуютепловую.

Физический процесс, в котором происходит превращение, какого либо вида энергии в энергию теплового движения молекул, является необратимым процессом.