Работа, энергия, теплота с точки зрения термодинамики. Термодинамические параметры.
Термодинамика – раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии.
Изменение состояния термодинамической системы при ее взаимодействии с внешней средой можно осуществить путем теплообмена или совершением работы. Процесс передачи энергии системе от внешних тел, называют работой. Процесс обмена внутренними энергиями соприкасающихся тел, без совершения работы, называют теплообменом. Процесс передачи энергии системе внешними телами путем теплообмена, называют теплотой (количеством теплоты).
В процессе совершения работы над системой происходит изменение параметров, характеризующих ее состояние, например, давления, объема, температуры. Изменить параметры состояния системы можно при теплообмене за счет передачи тепла от одного нагретого тела другому. Теплота – это не заключенная в теле энергия, а то количество энергии, которое передается от горячего тела холодному. Таким образом, теплота и работа являются различными формами передачи энергии от одного тела другому.
Процессы работы и теплоты качественно различны. Совершение работы над системой может привести к изменению любого вида энергии: кинетической, потенциальной и т. д. Если энергия сообщается системе в форме теплоты, то она идет на увеличение энергии теплового движения частиц системы, называемой внутренней энергией U системы
Внутренняя энергия идеального газа определяется только средней кинетической энергией теплового хаотического движения всех молекул. Изменение внутренней энергии при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса, а определяется только параметрами начального и конечного состояний,т. е. ∆U = U2 – U1. (2) Следовательно, внутренняя энергия является функцией состояния системы
|
|
|
В чем различие между температурой, теплотой и внутренней энергией? 1. Температура – мера средней кинетической энергии отдельных молекул. 2. Теплота – количество энергии, переданной от одного тела другому.3. Внутренняя энергия – полная энергия всех молекул газа.
Совокупность макроскопических тел, которые при взаимодействии обмениваются энергией между собой и окружающей средой, называют термодинамической системой.
Физические величины (например, давление, температура и т. д.), характеризующие состояние термодинамической системы в данный момент времени, называют параметрами состояния, или термодинамическими параметрами.
Давление – физическая величина, характеризующая интенсивность сил, с которыми одно тело действует нормально (перпендикулярно) на поверхность другого – внутренний параметр системы.В СИ единицей измерения давления считается паскаль (Па), 1 Н/м2 = 1 Па.
|
|
|
Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия для всех частей макроскопической системы и являющаяся мерой отклонения от этого равновесия.Абсолютная температура по термодинамической температурной шкале обозначается символом Т, в СИ измеряется в кельвинах (К).
Состояние термодинамической системы, в которое она самопроизвольно приходит через достаточно большой промежуток времени, в условиях изоляции от окружающей среды, называют равновесным. Состояние термодинамической системы, в котором хотя бы один из параметров, характеризующих ее состояние, изменяется, называют неравновесным.
Первое начало термодинамики, его применение к изопроцессам.
Первое начало термодинамики: Количество теплоты, сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил:
Q = ∆U + A. (5)
Для бесконечно малого процесса перехода системы из одного состояния в другое первое начало термодинамики записывается в виде
dQ = dU + dA.
Первое начало термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможно построить двигатель, который совершал бы работу большую, чем количество затраченной теплоты.
|
|
|
Применим первое начало термодинамики к различнымизопроцессам.Изопроцесс – это процесс, в котором один или несколько параметров остаются постоянными.
1.Изохорный процесс.При изохорическом процессе объем, занимаемый газом, не изменяется, т. е. V = сonst (∆V = 0) и А = P ∆V = 0. Для этого процесса первое начало термодинамики запишется в виде:
dQ = dU.
В изохорном процессе теплота, подведенная к системе, полностью расходуется на изменение ее внутренней энергии.
2. Изобарный процесс.При изобарическом процессе давление не изменяется, т. е. Р = const. Первое начало термодинамики для изобарического процесса записывают в виде:
dQ = dU + dA,
так как все подведенное к системе тепло идет на изменение внутренней энергии системы и совершения системой работы.Вычислим работу, совершаемую системой при изобарном процессе (P=const)
 ,
| (9.5) |
3. Изотермический процесс. При постоянной температуре изменение внутренней энергии идеального газа не происходит: dU=0, Первое начало термодинамики для изотермического процесса записывают в виде:
dQ = dA,
так как все подведенное к системе тепло идет на совершения системой работы:
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 2668; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!