13)Первое и второе начало термодинамики.Изопроцессы.
Первое начало термодинамики – это закон сохранения и превращения энергии в термодинамических процессах.
Изменить внутреннюю энергию системы можно двумя способами: совершая над системой работу (например, сжимая газ в цилиндре с помощью поршня) или сообщая системе теплоту (например, нагревая газ в герметичном сосуде).
Изопроцессы
1. Изохорный процесс (V = const)
Рис.2.8. Изохорный процесс |
Диаграмма этого процесса (рис.2.8) – изохора – в координатах (P,V) изображается прямой, параллельной оси ординат (ось P). Процесс 1-2 – изохорный нагрев, процесс 1-3 – изохорное охлаждение. При
изохорном процессе газ не совершает
работу над внешними телами
|
и вся теплота, сообщаемая газу, идет
на увеличение его внутренней энергии
.
Поскольку
,
то для произвольной массы газа
(2.46)
2. Изобарный процесс (P = const)
Рис.2.9. Изобарный процесс
При изобарном процессе работа газа при увеличении объема от V1 до V2 равна:
(2.47)
и определяется площадью прямоугольника под прямой 1-2.
3. Изотермический процесс (T = const)
Изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта (PV = const). Работа изотермического расширения газа
4. Адиабатический процесс (dQ = 0)
Диаграмма
адиабатического процесса (адиабата) в
координатах (P,V)
изображается гиперболой (рис.2.11). Адиабата
(
)
более крутая, чем изотерма (
).
Это объясняется тем, что при адиабатическом
сжатии (3-2) увеличение давления газа
обусловлено не только уменьшением его
объема, но и повышением температуры.
14)Цикл Карно и коэффициент полезного действия тепловой машины.
Рассмотрим прямой цикл Карно, в котором в качестве рабочего тела используется идеальный газ, заключенный в сосуд с подвижным поршнем.
Последовательные термодинамические процессы в цикле Карно: 1 – изотерма – 2 – адиабата – 3– изотерма – 4 – адиабата – 1.
Рис.2.14. Диаграмма цикла Карно
Работа процессов цикла Карно
Процесс |
Работа |
Изотермическое расширение 1 – 2 T = const; V2>V1 |
|
Адиабатическое расширение 2 – 3 Q = 0; T2<T1 |
|
Изотермическое сжатие 3 – 4 T = const; V4<V3 |
|
Адиабатическое сжатие 4 – 1 Q = 0; T1>T2 |
|
термический КПД цикла Карно:
15)Электрическое поле. Потенциал и напряженность электрического поля, их сязь.
Пространство, в котором действуют электрические силы, называется электрическим полем.
Напряженностью поля в данной точке называется вектор, численно равный силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля:
Электростатический потенциал — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля.
Электростатический потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда.
Напряжённость электростатического поля и потенциал связаны соотношением:
