Понятие адиабатического процесса. Теплота работа. Теплоемкость

Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.

Если потенциальная энергия взаимодействия молекул равна нулю, то внутренняя энергия равна сумме кинетических энергий движения всех молекул газа . Следовательно, при изменении температуры изменяется и внутренняя энергия газа. Подставив в уравнение для энергии уравнение состояния идеального газа, получим, что внутренняя энергия прямо пропорциональная произведению давления газа на объем. . Внутренняя энергия тела может изменяться только при взаимодействии с другими телам. При механическом взаимодействии тел (макроскопическом взаимодействии) мерой передаваемой энергии является работа А. При теплообмене (микроскопическом взаимодействии) мерой передаваемой энергии является количество теплоты Q. В неизолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии DU равно сумме переданного количества теплоты Q и работы внешних сил А. Вместо работы А, совершаемой внешними силами, удобнее рассматривать работу А`, совершаемую системой над внешними телами. А=–А`. Тогда первый закон термодинамики выражается как , или же . Это означает, что любая машина может совершать работу над внешними телами только за счет получения извне количества теплоты Q или уменьшения внутренней энергии DU. Этот закон исключает создание вечного двигателя первого рода.

Количество теп­лоты. Удельная теплоемкость вещества. Закон сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики).

Процесс передачи теплоты от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом. Энергия, переданная телу в результате теплообмена, называется количеством теплоты. Если процесс теплопередачи не сопровождается работой, то на основании первого закона термодинамики . Внутренняя энергия тела пропорциональна массе тела и его температуре, следовательно . Величина с называется удельной теплоемкостью, единица – . Удельная теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо передать для нагревания 1 кг вещества на 1 градус. Удельная теплоемкость не является однозначной характеристикой, и зависит от работы, совершаемой телом при теплопередаче.

При осуществлении теплообмена между двумя телами в условиях равенства нулю работы внешних сил и в тепловой изоляции от других тел, по закону сохранения энергии . Если изменение внутренней энергии не сопровождается работой, то , или же , откуда . Это уравнение называется уравнением теплового баланса.

Уравнение теплового баланса ­ – количество теплоты, отданное одним телом, равно по модулю количеству теплоты, полученному другим телом.

Удельная теплоёмкость вещества – количество теплоты которое, нужно сообщить единице массы вещества, чтобы изменить его температуру на 1 ⁰С.

Закон сохранения энергии – энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно. Она только переходит из одной формы в другую.

Внутренняя энергия -сумма кинетических энергий хаотичного движения всех молекул относительно центра масс тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом.

Первый закон термодинамики - изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, и оно не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.

Адиабатный процесс – это процесс, протекающий в теплоизолированной системе.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А^`, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Тепловые двигатели – устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию движения.

1) Q=cmΔt Количество теплоты необходимое для нагревания тела.

2) Q=λm Количество теплоты необходимое для плавления тела.

3) Q=Lm Количество теплоты необходимое для парообразования тела.

4) Q=qm Количество теплоты выделяемое при полном сгорании топлива.

5) ΔU = i/2·m/m/MRT Изменение внутренней энергии.

6) A=pΔV Работа над телом.

7) Q=ΔU+A^΄ I закон термодинамики.

8) Q₁ + Q₂ + Q₃ + …= 0 Уравнение теплового баланса.

9) η = (Q₁ - Q₂) / Q₁ · 100% КПД теплового двигателя.

10) η = (T₁-T₂)/T₁·100% КПД Карно.