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

1 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

73088. Темпы роста населения мира. Модель Мальтуса 18.56 KB
  Томас Мальтус родился 13 февраля 1766 года в имении Рукери, Доркинг (английское графство Суррей), близ города Гилдфорд, в состоятельной дворянской семье. Отец учёного, Дэниел Мальтус, был последователем Давида Юма и Жан-Жака Руссо (с обоими он был лично знаком).
73089. Безопасность и санитарно-гигиенические требования к технологическим процессам и оборудованию 28.5 KB
  При разработке и организации технологических процессов и конструировании производственного оборудования станков машин аппаратуры инструментов и пр. Основными направлениями в организации технологических процессов при конструировании и модернизации оборудования обеспечивающими указанные...
73090. Декларирование и лицензирование промышленной безопасности опасный производственных объектов. Инженерно-технические средства безопасности и планы ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) 28 KB
  Деятельность по проектированию строительству эксплуатации расширению реконструкции техническому перевооружению консервации и ликвидации опасного производственного объекта; изготовлению монтажу наладке обслуживанию и ремонту технических устройств применяемых на опасном...
73091. Классификация жидкостей по температуре вспышки 11.99 KB
  Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения. Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро и взрывобезопасности ведения технологических процессов.
73092. Государственный надзор и контроль за исполнением правовых актов по охране труда 30.5 KB
  В систему гос. надзора и контроля за охраной труда РБ входят Департамент гос. инспекции труда Министерства труда и социальной защиты (МТиСЗ); Департамент по надзору за безопасным ведением работ в промышленности (Госпромнадзор); Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС)...