24978

Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона к изопроцессам. Адиабатный процесс

Шпаргалка

Физика

Существуют два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы например нагревание при трении или при сжатии охлаждение при расширении. Теплопередача это изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача бывает трех видов: теплопроводность непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела; конвекция перенос энергии потоками жидкости или газа и...

Русский

2013-08-09

29.5 KB

24 чел.

Билет № 11

Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона к изопроцессам. Адиабатный процесс.

План ответа

1. Внутренняя энергия и ее измерение. 2. Работа в термодинамике. 3. Первый закон термодинамики. 4. Изопроцессы. 5. Адиабатный процесс.

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом, поэтому любое тело обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия — это величина, характеризующая собственное состояние тела, т. е. энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле U=3/2 т/М • RT.

Внутренняя энергия тела может изменяться только в результате его взаимодействия с другими телами. Существуют два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы (например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждение при расширении).

Теплопередача — это изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача бывает трех видов: теплопроводность (непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела); конвекция (перенос энергии потоками жидкости или газа) и излучение (перенос энергии электромагнитными волнами). Мерой переданной энергии при теплопередаче является количество теплоты (Q).

Эти способы количественно объединены в закон сохранения энергии, который для тепловых процессов читается так. Изменение внутренней энергии замкнутой системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы, внешних сил, совершенной над системой. D U= Q + А, где D U— изменение внутренней энергии, Q — количество теплоты, переданной системе, А работа внешних сил. Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А'. Тогда закон сохранения энергии для тепловых процессов, который называется первым законом термодинамики, можно записать так: Q = Α' + D U, т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение системой работы и изменение ее внутренней энергии.

При изобарном нагревании газ совершает работу над внешними силами Α' = p(V1-V2) = pΔV, где

V1, и V2 начальный и конечный объем газа. Если процесс не является изобарным, величина работы может быть определена площадью фигуры, заключенной между линией, выражающей зависимость p(V) и начальным и конечным объемом газа (рис. 13).

Рассмотрим применение первого закона термодинамики к изопроцессам, происходящим с идеальным газом.

В изотермическом процессе температура постоянная, следовательно, внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид: Q = А', т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение работы при изотермическом расширении, именно поэтому температура не изменяется.

В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение им работы: Q = D U + А'.

При изохорном процессе газ не меняет своего объема, следовательно, работа им не совершается, т. е., А = О, и уравнение первого закона имеет вид:

Q = D U, т. е. переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.

Адиабатным называют процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. Q = 0, следовательно, газ при расширении совершает работу за счет уменьшения его внутренней энергии, следовательно, газ охлаждается, Α' = D U. Кривая, изображающая адиабатный процесс, называется адиабатой.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1781. ПРОБЛЕМЫ ИНТЕЛЛИГЕНЦИИ В РУССКОЙ ПУБЛИЦИСТИКЕ 1909 - 1912 ГГ. (ПОЛЕМИКА ВОКРУГ СБОРНИКА 1.36 MB
  ПОЛЕМИКА ОБ ИНТЕЛЛИГЕНЦИИ КАК ЯВЛЕНИЕ ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ 1909-1912 ГГ. ПОДХОД УЧАСТНИКОВ ПОЛЕМИКИ К ПРОБЛЕМАМ РУССКОЙ ИНТЕЛЛИГЕНЦИИ (СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ СТОРОНА ПОЛЕМИКИ). ПРАВЫЕ КОНСТИТУЦИОНАЛИСТЫ И СОЦИАЛЬНЫЕ ХРИСТИАНЕ (ВЕХОВЦЫ).
1782. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МИРОВЫХ ВАЛЮТНЫХ РЫНКОВ 1.36 MB
  Для чего необходимо изучать фундаментальный анализ. Индексные методы измерения экономических процессов. Основные положения количественной теории денег. Показатели роста экономики, валовой внутренний продукт. Фундаментальные данные, психология рынка и принятие решений. Продажи грузовых и легковых автомобилей. Заказы на товары длительного пользования.
1783. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ВОСПИТАТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ШКОЛЫ С ДЕТЬМИ ИЗ СЕМЕЙ ВОЕННОСЛУЖАЩИХ, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВОЕННОГО ГАРНИЗОНА 1.35 MB
  Теоретические основы воспитания детей военнослужащих в условиях военного гарнизона. Содержание и структура системы взаимодействия семьи и школы в воспитании детей военнослужащих. Организация и методика эксперимента по воспитательной работе школы с детьми из семей военнослужащих. Сравнительный анализ эффективности результатов внедрения экспериментальной программы воспитательной работы школы.
1784. ПОЛИТИКО-ИДЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ГРУЗИНО-ОСЕТИНСКОГО КОНФЛИКТА 1.35 MB
  Теоретические и идеологические аспекты изучения грузино-осетинского конфликта. Объективные противоречия в грузино-осетинских отношениях как предпосылка развертывания конфликта. Политико-идеологические противоречия в контексте эволюции грузино-осетинского конфликта. Внутриполитическая борьба и её роль в эволюции конфликтных отношений.
1785. Основы биржевой торговли 1.35 MB
  Миф об интеллекте. Метод сближения или расхождения показателя среднего движения курса (MACD) и MACD-гистограмма. Индекс нового максимума и нового минимума. Индикатор игрока и другие индикаторы рынка ценных бумаг. Игра в диапазоне цен.
1786. Двухфазные ветры в двойных системах 1.35 MB
  Общая картина взаимодействия двухкомпонентных ветров, формирование спектра излучения за фронтом ударной волны, модель излучения WR 140 в рентгеновском диапазоне, кривая блеска в рентгеновском диапазоне, данные наблюдений и основные представления.
1787. ВЛИЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ В СФЕРЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО ВАЖНЫХ КАЧЕСТВ КУРСАНТОВ ВОЕННОГО ВУЗА 1.34 MB
  Целью исследования явилась разработка образовательной программы и соответствующей педагогической технологии, обеспечивающих физкультурное образование курсантов.
1788. УГОЛОВНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА УБИЙСТВО ПРИ ПРЕВЫШЕНИИ ПРЕДЕЛОВ НЕОБХОДИМОЙ ОБОРОНЫ 1.34 MB
  Социально-правовая природа института необходимой обороны по законодательству Российской Федерации. Состав убийства при превышении пределов необходимой обороны в системе преступлений против жизни. Актуальные вопросы уголовной ответственности за убийство при превышении пределов необходимой обороны.
1789. КРИМИНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОЙ ПРЕСТУПНОСТИ И МЕРЫ ЕЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 1.33 MB
  Криминологическая характеристика геронтологической преступности. Понятие и современное состояние геронтологической преступности. Предупреждение геронтологической преступности. Общая характеристика мер предупреждения геронтологической преступности. Проблемы эффективности уголовного наказания как меры предупреждения геронтологической преступности.