Первое начало термодинамики

Внутренняя энергия тела слагается из кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул кинетической и потенциальной энергии колебательного движения атомов в молекулах потенциальной энергии взаимодействия между молекулами и внутримолекулярной энергии внутриядерной. Внутренняя энергия термодинамической системы тел слагается из внутренней энергии взаимодействия между телами и внутренней энергии каждого тела. Работа термодинамической системы над внешними телами заключается в изменении состояния этих тел и определяется...

2015-01-29

151.16 KB

5 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


                                                   

Первое начало термодинамики

План

  1.  Внутренняя энергия.
  2.  Первое начало термодинамики.
  3.  Изопроцессы.
  4.  Работы при изопроцессах.
  5.  Адиабатический процесс.
  6.  Теплоемкость.

  1.  Внутренняя энергия тела.

Внутренняя энергия тела слагается из кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул, кинетической и потенциальной энергии колебательного движения атомов в молекулах, потенциальной энергии взаимодействия между молекулами и внутримолекулярной энергии (внутриядерной).

Кинетическая и потенциальная энергия тела как целого не входит во внутреннюю энергию.

Внутренняя энергия термодинамической  системы тел слагается из внутренней энергии  взаимодействия между телами и внутренней энергии каждого тела.

Работа термодинамической системы над внешними телами заключается в изменении состояния этих тел и определяется количеством энергии, которую термодинамическая система передает внешним телам.

Теплота - это количество энергии, представляемое системой внешним телам при теплообмене. Работа и теплота не являются функциями состояния системы, а функцией перехода из одного состояния в другое.

Термодинамической системой – называют такую систему, совокупность макроскопических тел, которые  могут обмениваться энергией между собой и с внешней средой (с другими телами) (Например, жидкость и  находящийся над ней пар).  Термодинамическая система характеризуется параметрами:


P, V, T, ρ и т.д.

Состояния системы, когда хотя бы один из параметров изменяется, называется неравновесными.

Термодинамические системы, которые не обмениваются с внешними телами энергией, называются замкнутыми.

Термодинамический процесс – переход системы из одного состояния (P1,V1,T1) в другое (P2,V2,T2) – нарушение равновесия в системе.

  1.  Первое начало термодинамики.

Количество теплоты, сообщенное системе, идет на приращение внутренней энергии системы и на совершение системой работы над внешними телами.

Первый закон термодинамики - это специальный случай закона сохранения энергии, учитывающий внутреннюю энергию системы:

Q=U2-U1+A;

U1, U2 - начальное и конечное значения внутренней энергии тела.

A - работа, совершаемая системой.

Q - Количество теплоты, сообщаемое системе.

В дифференциальном виде:

dQ=dU+dA;

dU - есть полный дифференциал, и он зависит от разности начального и конечного состояния системы.

dQ и dA – неполные дифференциалы, зависят от самого процесса, то есть от пути совершения процесса.   Работа совершается тогда, когда изменяется объем:

dA=Fdx=pSdx =pdV;

           

 

dA=pdV;

Первое начало термодинамики - невозможен вечный двигатель первого рода, то есть двигатель, который совершал бы работу в большем количестве, чем получаемая им извне энергия.

- не зависит от пути интегрирования.

- зависит от пути интегрирования функции процесса и нельзя записать:

A2 - A1; Q2 - Q1;

A, Q - не являются функциями состояния. Нельзя говорить о законе работы и теплоты.

Это и есть не что иное, как закон сохранения энергии.

  1.  Изопроцессы.

1) Изохорический процесс:

V=сonst;

Процесс при нагревании газа в замкнутом объеме.

dQ=dU+pdV,  

pdV=0; dU=dU,

Первое начало термодинамики приобретает такой вид.

Теплоемкость при V-const:

Теплоемкость определяется отношение приращения полученного системой тепла к приращению температуры.

2) Изобарический процесс:

P=const;

dQ=dU+dA;

Разделим на dT (для 1 моля газа):



pV=RT,

Cp=Cv+R,

3) Изотермический процесс:

T=const,

PV=A;

Поскольку внутренняя энергия зависит от T, то при изотермическом расширении dU=0:

dQ=dA,

Подводимые к газу при изотермическом расширении тепло целиком превращается в работу расширения.

dQ стремится к ∞, dT стремится к 0.

4) Адиабатический процесс:

Без теплообмена с окружающей средой. Первое начало термодинамики приобретает вид:

dQ=0; dU+dA=0,

dU+dA=0; dA=-dU,

При адиабатическом процессе работа совершается только за счет убыли внутренней энергии газа.

Процессы, в которых dQ=0 - адиабатические. Адиабатические процессы всегда сопровождаются изменением температуры тела. Так как при адиабатическом расширении работа, совершается за счет внутренней энергии (1кал= 4,19 Дж).

  1.  Работа при изопроцессах.

1) Изохорический процесс:

V=const

dA=pdV=0; Av=0,

Работа сил давления при равновесном процессе численно равна площади под кривой, изображающей процесс на PV - диаграмме:

dA=pdV.

2) Изобарический процесс:

p=const;

dA=pdV;

     

3) Изотермический процесс:

T=const;

dA=pdV;

dV=RT;

;

Равновесие процесса:

4) Адиабатический процесс:

dQ=dU+pdV;

dU=-pdV,

dQ=0; dU=CvdT,

,

Интегрируем:

+ (γ-1)·lnV= const,

(TVγ-1)= const,

(TVγ-1) = const – уравнение Пуассона

;         

РVγ = const.

6.  Теплоемкость.

1) Теплоемкостью тела называют количество теплоты, которое надо сообщить телу, чтобы оно нагрелось на 1 0С.

Cp= CV+R; CP>CV,

Теплоемкость можно отнести к единице массы, одному молю и единице объема. Соответственно: удельная, молярная, объемная ([Дж/кг*град]; [Дж/мол*град]; [Дж/м3*град]).

2)Теплоемкость в реальных газах:

Внутренняя энергия моля:

Nak=R,           


– теплоемкость одного моля при неизменном объеме (
v=const).

;

– теплоемкость одного моля при неизменном давление (p=const).

Удельная теплоемкость.

 [ ];

Функция состояния.

W=U+PV; Cp>Cv

При нагревании с сохранением Р часть Q идет на расширение. Только расширяясь можно сохранять Р.

Изотерма: PV=const;

Адиабата: PVγ=const;

Поскольку γ>1, то кривая адиабаты идет круче изотермы.

;

CvdT + pdV=0;

dA=pdV= - CvdT;

PVγ=P1V1γ,



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
9170. Термодинамическая картина мира. Второе начало термодинамики 43.38 KB
  Теплопроводность приводит к все большему выравниванию температур до тех пор пока распределение температуры во всех точках пространства рассматриваемой изолированной системы не станет одинаковым. Энтропия таким образом характеризует состояние системы. Действительно так же как каждому уровню высоты над поверхностью Земли отвечает своя потенциальная энергия так и каждому состоянию термодинамической системы отвечает своя энтропия. Как работа в поле тяжести потенциальном поле не зависит от вида пути а зависит только от изменения...
2864. Политическая борьба в 20-е - начало 30-х гг. 17.77 KB
  Обвинены в диверсиях экспроприациях террор в отношении руководителей компартии в Совгоса в период гражданской войны. Решение ЦК: изолировать лидера партии от работы в интересах здоровья. Пополнение рядов партии парт. Численность партии 735 тыс.
3200. Александр I: начало правления 6.77 KB
  Подал АI Записку о древней и новой России в которой излагал историю России с древнейших времен до наших дней. В ней он показал что во все времена Россия гибла от разновластья и спасалась мудрым единоначалием Самодержавие есть палладиум России. Внешняя политика России в начале XIX г.: в России антифранцузские настроения.
6066. Основы термодинамики 40.26 KB
  При расширении газа элементарная работа которую он совершает при перемещении поршня на бесконечно малое расстояние равна где сила действующая со стороны газа на поршень. Если давление газа а площадь поршня то и тогда . Произведение равно очевидно увеличению объема газа...
8466. Второй закон термодинамики 202.65 KB
  Цикл Карно: диаграммы цикла Карно; КПД цикла Карно; КПД реальных тепловых машин; теоремы Карно; обратный цикл Карно; холодильные машины; коэффициент преобразования. Её называют машиной Карно или циклом Карно. В машине Карно – цилиндр с поршнем. В машине Карно цилиндр с поршнем но без клапанов так что во всех цилиндрах многократно используется одно и то же вещество.
7147. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ 548.6 KB
  В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены их свойства близки к свойствам идеального газа. В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Параметрами состояния газа называются величины характеризующие данное состояние газа.
7004. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ 883.12 KB
  Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода
21470. Социально – экономическое развитие Тибета и его особенности на начало 21 века 86.3 KB
  Население Тибета и проблемы национальной политики КНР в отношении малочисленных народов. Социально – экономическое развитие Тибета и его особенности на начало 21 века. Стратегические цели социально – экономического развития Тибета. Предметом дипломной работы является социально-экономическое развитие Тибета и ее проблемы.
3223. Обоснование монархического правления у Дантействий начало и причина всего есть конечная цель ибо она движет первый . 8.36 KB
  Единство вообще есть высшее благо. Из трех верховных категорий разума: бытие единство и добро бытие производит единство а единство добро. Грешить – значит жертвовать единством множеству. Очевидно что Данте ставя единство между бытием и добром подразумевает под именем первого не единство бытия и не единство конечной цели которое и есть добро а единство порядка сообразно с учением Фомы Аквинского.
6309. Петр Великий. Первые годы правления. Начало Северной войны – от Нарвы до Полтавы. 1689 – 1709 годах 43.87 KB
  Петра к власти привел переворот 1689 г. Когда после неудачного второго похода Голицына были устроены торжества Петр отказался в них участвовать военачальники прибыли в Преображенское к Петру а он их даже отказался принять. Сторонники Петра предупредили его в Преображенском и царь в одной сорочке из Преображенского опасаясь расправы бежал в ТроицеСергиев монастырь где был утром 8 августа.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.