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

20085. Разработка компактных конструкций. «Разнесение» конструкции в радиальном направлении и др. приемы конструирования. Проблемы миниатюризации 125.5 KB
  Разнесение конструкции в радиальном направлении и др.существенное уменьшение осевых размеров конструкции м.достигнуто за счет разнесения конструкции в радиальном направлении Основная идея не встраивать все элементы последовательно друг за другом а встраивать один элемент в другой Конструкция дифференциального винтовой передачи 4. незначительно увеличиваем диаметр и уменьшаем длину 5уменьшение размеров может быть достигнуто за стчет пустот имеющихся в конструкции или создания канавки Н2Н1 Проблема миниатюризации.
20086. Рабочая конструкторская документация. Основные этапы работ на данной стадии 22.5 KB
  При разработке рабочей документации возможны два варианта: Рабочая документация разрабатывается на единичное изделие или небольшую партию. документация разрабатывается без присвоения литеры все недостатки и ошибки устраняют в процессе сборки в чертеже вносят изменения. Документация разрабатывается для серийного или массового производства: 2.
20087. КОНСТРУИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ РАЗДЕЛЕНИЯ И СОВМЕЩЕНИЯ ФУНКЦИЙ; ОСОБЕННОСТИ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ 229 KB
  Если конструкция отдельного узла обеспечивает выполнение нескольких функций то в узле осуществлен принцип объединения. уменьшение объема сборочных и регулировочных работ опоры на центрах со смещенным центром регулировка в двух направлениях Решение на основе совмещения функций имеет отрицательные качества:1 не удается обеспечить оптимальное выполнение отдельных фий особенно это важно в отношении точности и надежности 2.появляется опасность взаимного отрицательного влияния отдельных частных функций друг на друга.
20088. Эскизный проект. Цели и задачи данной стадии разработки. Результаты разработки 22 KB
  Эскизный проект это совокупность конструкторских документов которые разрабатываются с целью установления принципиальных конструктивных решений. Результат разработки варианты конструкции соответствующие расчеты обязательная документация ведомость проекта пояснительная записка появляется чертеж общего вида. Эскизный проект и ТП не являются обязательными и выполняются если это предусмотрено в ТЗ а эскизный проект выполняется еще если если это предусмотрено техническим заданием.
20089. Техническое предложение 31.5 KB
  Техническое предложение. Техническое предложение ТП совокупность технических документов которые содержат техническое и техникоэкономическое обоснование целесообразности разработки. 2 Техническое задание. 3 Техническое предложение.
20090. Требования к элементам приборов. Эксплуатационные, конструктивно-технологические, специальные. Чувствительность. Линейность 185.5 KB
  Статическая характеристика может быть выражена аналитически уравнением типа y=fx связывающим выходную величину y с входной величиной х в числовой форме в виде таблицы или графически. такая характеристика выгодна для показывающих и особенно для регистрирующих приборов т. Линейная характеристика преобразователей в вычислительных устройствах упрощает осуществление математических операций. Вместе с тем иногда нужны преобразователи с нелинейными характеристиками например с логарифмическими или квадратичными.
20091. Станки фрезерной группы. Их классификация. Краткая характеристика. Виды выполняемых работ. Приспособления и оснастка к ним 1.57 MB
  Приспособления и оснастка к ним. Приспособления для фрезерных станков. Эти приспия харся применением установов для быстрой настройки фрез и направляющих шпонок для правильного расположения приспия на столе станка. Шпонки крепятся на нижней части основания корпуса приспия их 2 разнесены на наибольшее расстояние.
20092. Инструментальные материалы. Требования, предъявляемые к ним. Классификация 38 KB
  Материалы для изготовления режущих инструментов. Инструментальные материалы подразделяются на следующие группы: Инструментальные стали; Твердые сплавы; Керамические материалы; Алмазы и синтетические сверхтвердые материалы. В результате термической обработки углеродистые стали приобретают твердость от 61 до 63 HRCэ и могут обрабатывать материалы твердостью до 30 HRCэ.
20093. Классификация режущего инструмента. Их технологические возможности 25.5 KB
  Габец Применяемые при обработке деталей машин и приборов режущие инструменты подразделяют как правило по конструкции и по виду обрабатываемых повтей. По конструкции инструменты подразделяются на следующие группы: 1 Резцы: резцы общего назначения и фасонные резцы. 2 Сверла это однолезвийные и многолезвийные режущие инструменты применяемые для получения отверстий в сплошном материале и для рассверливания отверстий. 3 Зенкеры 28лезвийные инструменты используемые для увеличения отверстий.