Содержание
- 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА Сегодня *
- 3. Тема 4 ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ 4.1. Внутренняя энергия. Работа и теплота 4.2. Теплоёмкость идеального газа Уравнение
- 4. 4.1. Внутренняя энергия. Работа и теплота Наряду с механической энергией любое тело (или система) обладает внутренней
- 5. В термодинамических процессах изменяется только кинетическая энергия движущихся молекул (тепловой энергии недостаточно, чтобы изменить строение атома,
- 6. Внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна: или Таким образом, внутренняя энергия зависит только от
- 7. Понятно, что в общем случае термодинамическая система может обладать как внутренней, так и механической энергией и
- 8. Например, зимой вы бросили в снег горячий камень. За счёт запаса потенциальной энергии совершена механическая работа
- 9. Итак, работа и теплота не есть особые формы энергии. Нельзя говорить о запасе теплоты или работы.
- 10. Можно найти ещё массу примеров диссипации или превращения одной формы энергии в другую. Опыт показывает, что
- 11. Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт на увеличение внутренней энергии и на совершение телом работы: (4.1.1) –
- 12. Правило знаков: если тепло передаётся от окружающей среды данной системе, и если система производит работу над
- 14. Закон сохранения энергии для малого изменения состояния системы будет иметь вид: (4.1.2) U – функция состояния
- 15. В каждом состоянии система обладает определенным и только таким значением внутренней энергии, поэтому можно записать Так
- 16. Теплота Q и работа А зависят от того, каким образом совершен переход из состояния 1 в
- 17. Особое значение в термодинамике имеют круговые или циклические процессы, при которых система, пройдя ряд состояний, возвращается
- 18. Если то согласно первому началу термодинамики т.е. нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую
- 19. К недостаткам первого начала следует отнести то, что: первое начало термодинамики не указывает, в каком направлении
- 20. 4.2. Теплоёмкость идеального газа. Теплоёмкость тела характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания этого тела на один
- 21. Удельная теплоёмкость Суд – есть количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 градус
- 22. Молярная масса – масса одного моля: где А – атомная масса; mед − атомная единица массы;
- 23. Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состояние системы при нагревании. Если газ нагревать при
- 24. СР – теплоемкость при постоянном давлении. Если нагревать газ при постоянном давлении Р в сосуде с
- 26. Следовательно, проводимое тепло затрачивается и на нагревание и на совершение работы. Отсюда ясно, что Итак, проводимое
- 27. Пусть мы нагреваем один моль идеального газа при постоянном объёме. Тогда, первое начало термодинамики, запишем в
- 28. В общем случае (4.2.4) так как U может зависеть не только от температуры. В случае идеального
- 29. Внутренняя энергия идеального газа является только функцией температуры (и не зависит от V, Р и тому
- 30. При изобарическом процессе кроме увеличения внутренней энергии происходит совершение работы газом: (4.2.7) Из основного уравнения молекулярно-кинетической
- 31. Это уравнение Майера для одного моля газа. Из него следует, что физический смысл универсальной газовой постоянной
- 32. Отсюда получим формулу Майера для удельных теплоёмкостей: (4.2.9) Т.к.
- 33. 4.3. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов Внутренняя энергия одного моля идеального газа равна (4.3.1)
- 34. Теплоёмкости одноатомных газов теплоемкость при постоянном объеме СV – величина постоянная, от температуры не зависит.
- 35. Учитывая физический смысл R для изобарических процессов можно записать: (4.3.3) (для одного моля). Отсюда Тогда, теплоемкость
- 36. - постоянная адиабаты (коэффициент Пуассона)
- 37. Так как Тогда Из этого следует, что (4.3.5) Кроме того , где i – число степеней
- 38. Подставив в выражение для внутренней энергии, получим: а так как , то внутреннюю энергию можно найти
- 39. То, что , хорошо подтверждается на опыте с Ne, He, Ar, Kr, парами одноатомных металлов.
- 40. Теплоемкости многоатомных газов Опыты с двухатомными газами такими как азот, кислород и др. показали, что Для
- 41. Необходимо учитывать вращательное движение молекул и число степеней свободы этих молекул. Молекулы многоатомных газов нельзя рассматривать
- 42. Числом степени свободы называется число независимых переменных, определяющих положение тела в пространстве и обознача-ется i i
- 43. Многоатомная молекула может ещё и вращаться. Например, у двухатомных молекул вращательное движение можно разложить на два
- 44. Рисунок 4.3
- 47. У двухатомных молекул пять степеней свободы i = 5, у трёхатомных шесть степеней свободы i =
- 48. При взаимных столкновениях молекул возможен обмен их энергиями и превращение энергии вращательного движения в энергию поступательного
- 49. Больцман доказал, что, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы равна 4.4. Закон о равномерном распределении
- 50. Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы: (4.4.1)
- 51. У одноатомной молекулы i = 3, тогда (4.4.2) для двухатомных молекул i = 5 (4.4.3) для
- 52. На среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней свободы приходится (4.4.5) Это и есть закон Больцмана о
- 54. для трехатомных молекул: . При этом: для двухатомных молекул:
- 55. В общем случае, для молярной массы газа (4.4.6) (4.4.7)
- 56. Для произвольного количества газов: , (4.4.9) (4.4.10) Из теории также следует, что СV не зависит от
- 57. Рисунок 4.4
- 58. Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для двухатомных газов только в интервале
- 59. Одна колебательная степень свободы несет энергии, так как при этом есть и кинетическая и потенциальная энергия,
- 60. 4.5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов В таблице (4.1) приводятся сводные данные о
- 61. Таблица 4.1 δQ = 0 Закон Шарля Закон Гей-Люссака Закон Бойля – Мариотта
- 65. Здесь уместно рассмотреть еще и политропный процесс – такой процесс, при котором изменяются все основные параметры
- 66. С помощью показателя n можно легко описать любой изопроцесс: 1. Изобарный процесс Р = const, n
- 67. 4. Адиабатический процесс ΔQ = 0, n = γ, Сад = 0. Во всех этих процессах
- 68. Рис. 1.
- 72. Скачать презентацию