74783

Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики. Примеры

Доклад

Физика

Таким образом, можно говорить о двух формах передачи энергии от одних тел к другим: в форме работы и в форме теплоты. Энергия механического движения может превращаться в энергию теплового движения и наоборот.

Русский

2015-01-05

35.5 KB

2 чел.

23.Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики. Примеры.

Первое начало термодинамики

некоторая система (газ, заключенный в цилиндр под поршнем), обладая внутренней энергией U1, получила некоторое количество теплоты Q и, перейдя в новое состояние, характеризующееся внутренней энергией U2, совершила работу А над внешней средой, т. е. против внешних сил. Количество теплоты считается положительным, когда оно подводится к системе, а работа — положительной, когда система совершает ее против внешних сил. Опыт показывает, что в соответствии с законом сохранения энергии при любом способе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии U=U2–U1 будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты Q, полученным системой, и работой А, совершенной системой против внешних сил:

или

  (51.1)

Уравнение (51.1) выражает первое начало термодинамики: теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил. Выражение (51.1) в дифференциальной форме будет иметь вид

или в более корректной форме

(51.2)

где dU бесконечно малое изменение внутренней энергии системы, A элементарная работа, Q бесконечно малое количество теплоты. В этом выражении dU является полным дифференциалом, а A и Q таковыми не являются. В дальнейшем будем использовать запись первого начала термодинамики в форме (51.2).

Из формулы (51.1) следует, что в СИ количество теплоты выражается в тех же единицах, что работа и энергия, т. е. в джоулях (Дж).

Если система периодически возвращается в первоначальное состояние, то изменение ее внутренней энергии U=0. Тогда, согласно первому началу термодинамики,

т. е. вечный двигатель первого рода — периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую работу, чем сообщенная ему извне энергия, — невозможен (одна из формулировок первого начала термодинамики).

Внутренняя энергия системы может изменяться в результате различных процессов, например, совершения над системой работы и сообщения ей количества теплоты.

Таким образом, можно говорить о двух формах передачи энергии от одних тел к другим: в форме работы и в форме теплоты. Энергия механического движения может превращаться в энергию теплового движения и наоборот. При этих превращениях должен соблюдаться закон сохранения и превращения энергии, чем, по существу, применительно к термодинамическим процессам и является первое начало термодинамики, установленное в результате обобщения многовековых опытных данных.

в идеальном газе взаимная потенциальная энергия молекул равна нулю (молекулы между собой не взаимодействуют), то внутренняя энергия, отнесенная к одному молю газа, будет равна сумме кинетических энергий Na молекул:

(50.1)

Внутренняя энергия для произвольной массы т газа.

где М — молярная масса, — количество вещества


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64427. ВІТРАЖ ЦИВІЛЬНОЇ БУДІВЛІ ЯК ФАКТОР ЗМІНИ ТЕМПЕРАТУРИ ПОВІТРЯ ПРИМІЩЕННЯ ЗА ЛІТНІХ УМОВ 787.5 KB
  Нерідко в приміщеннях з вітражами виникають дискомфортні умови в літній період такі як підвищена температура внутрішнього повітря висока температура поверхонь світлопрозорого огородження негативний вплив на людину теплового опромінювання з боку вітража.
64428. Поліпшення діяльності підприємств автосервісу на основі оптимізації виробничих процесів 252 KB
  За сучасних умов робота підприємств автосервісу ПАС має бути спрямована на найбільш повне задоволення споживачів шляхом надання різноманітних якісних послуг які б позбавили споживача від усіх проблем повязаних з використанням автомобіля за прийнятну для споживачів ціну.
64429. Покращення діяльності підприємств автосервісу на основі оптимізації виробничих процесів 157.5 KB
  Необхідність філософського аналізу ціннісних установок особистості в освітньому процесі полягає не тільки в тому аби втілити до досліджень філософії новий аспект а й тому що такий аналіз освіти перебуває...
64430. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КОНКУРЕНТОСПРОМОЖНОСТІ ПРОДУКЦІЇ АПК УКРАЇНИ НА ЗОВНІШНІХ РИНКАХ 303 KB
  В сучасних умовах посилення глобалізації світових господарських звязків питання забезпечення конкурентоспроможності продукції АПК у сфері зовнішньої торгівлі належить до пріоритетних завдань національного економічного розвитку.
64431. НАУКОВЕ ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДОЛОГIÏ ФОРМУВАННЯ ТА КОНТРОЛЮ ЯКОСТI ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ ПРОДУКТIВ ПЕРЕРОБЛЕННЯ ПЛОДIВ ТА ОВОЧIВ 372 KB
  Окисленi форми речовин редокссистеми морквяного соку Вiдновленi форми речовин редокссистеми морквяного соку Окисленi форми речовин редокссистеми капустяного соку Вiдновленi форми речовин редокссистеми капустяного соку...
64432. ПРАВОВИЙ СТАТУС СУБ’ЄКТІВ АДМІНІСТРАТИВНОГО СУДОЧИНСТВА 134 KB
  Теорія та практика адміністративного судочинства надають особливого значення важливому елементу структури адміністративнопроцесуальних відносин субєктам які згідно із Законом мають статус учасників судового процесу.
64433. УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОДУГОВОГО ОКСИДУВАННЯ СПЛАВІВ АЛЮМІНІЮ У ЛУЖНИХ СЕРЕДОВИЩАХ 549 KB
  Поширене застосування алюмінію і його сплавів як сучасних конструкційних матеріалів та носіїв для активних систем різноманітного призначення обумовлено особливостями їх фізикомеханічних та хімічних властивостей.
64434. СТАНОВЛЕННЯ БІПОЛЯРНОСТІ СВІТОВОГО ВАЛЮТНОГО РИНКУ ЯК ФАКТОР ВАЛЮТНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ 260 KB
  Зі створенням валютної системи в рамках Європейського Союзу та введенням в обіг спільної грошової одиниці в межах світової економіки виникає принципово нова система валютних відносин що базується на функціональній взаємодії двох основних...
64435. АВТОМАТИЗАЦІЯ СИНТЕЗУ СХЕМНИХ МАКРОМОДЕЛЕЙ КОМПОНЕНТІВ, ЩО ОПИСУЮТЬСЯ СИСТЕМАМИ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИХ РІВНЯНЬ 868 KB
  Для досягнення поставленої мети було необхідно розвязати такі задачі: проаналізувати існуючі методи та засоби моделювання систем з компонентами різної фізичної природи; розробити методи побудови схемних макромоделей компонентів що описуються системами диференціальних рівнянь різних типів...