Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 30 из 40Следующая ⇒

36.Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам

Количество теплоты Q определяет количество энергии, переданной от тела к телу путём теплопередачи. Теплопередача - это совокупность микроскопических процессов, приводящих к передачи энергии от тела к телу. Q=U₁-U₂+A, где U₁ и U₂ - начальные и конечные значения внутренней энергии системы.
Первое начало термодинамики. Количество тепла, сообщённого системы идёт на приращение внутренней энергии системы и совершение работы над внешними телами. D Q=D U+D A. 1. При изобарном процессе Q=D U+A=n C_vD T+n RD T. 2. При изохорном процессе A=0 Q=D U=n C_vD T. 3. При изотермическом процессе D U=0 Q=A=n RD T× ln(V₂/V₁). 4. При адиабатном процессе Q=0 A=-D U=-n C_vD T.

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов

Название процесса

Изохорический

Изобарический

Изотермический

Адиабатический

Условие протекания процесса

V = const

P = const

T = const

δQ = 0

Связь между параметрами состояния

Работа в процессе

δA = PdV = - dU
А = −∆U = С_V(T₁ - T₂)

Количество теплоты, сообщённое в процессе

Q = С_V (T₂ - T₁)

δQ = С_P dT
Q = СP (T₂ - T₁)

δQ = δA
Q = A

δQ = 0
Q = 0

Изменение внутренней энергии

dU = δQ
U = Q

dU = С_V dT
dU = С_V (T₂ - T₁) U = С_V (T₂ - T₁)

dU = 0
U = 0

dU = -δA =
= С_V dT
U = A =
=С_V (T₂ - T₁)

Теплоёмкость

С_T= ∞

С_ад = 0

37. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Недостаточность классической теории теплоемкости.

Теплоемкость, количество теплоты, затрачиваемое для изменения температуры на 1°С. Согласно более строгому определению, теплоемкость - термодинамическая величина, определяемая выражением:

где ΔQ - количество теплоты, сообщенное системе и вызвавшее изменение ее температуры на Delta;T. Отношение конечных разностей ΔQ/ΔТ называется средней теплоемкостю, отношение бесконечно малых величин dQ/dT - истинной теплоемкостю. . Различают теплоемкость системы в целом (Дж/К), удельную теплоемкость [Дж/(г·К)], молярную теплоемкость [Дж/(моль·К)].

Удельная теплоемкость вещества — величина, равная количеству теплоты, необходи­мому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:

Единила удельной теплоемкости — джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кг × К)).

Молярная теплоемкость—величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:

где n=m/М—количество вещества.

Единица молярной теплоемкости — джоуль на моль-кельвин (Дж/(моль × К)).

Удельная теплоемкость с связана с молярной С_m, соотношением

где М — молярная масса вещества.

Обычно рассматриваются два значения теплоемкости газов: C_V – молярная теплоемкость в изохорном процессе (V = const) и C_p – молярная теплоемкость в изобарном процессе (p = const).

В процессе при постоянном объеме газ работы не совершает: A = 0. Из первого закона термодинамики для 1 моля газа следует

Q_V = C_V ΔT = ΔU.

Изменение ΔU внутренней энергии газа прямо пропорционально изменению ΔT его температуры.

Для процесса при постоянном давлении первый закон термодинамики дает:

Q_p = ΔU + p (V₂ – V₁) = C_V ΔT + pΔV,

где ΔV – изменение объема 1 моля идеального газа при изменении его температуры на ΔT. Отсюда следует:

Отношение ΔV / ΔT может быть найдено из уравнения состояния идеального газа, записанного для 1 моля:

pV = RT,

где R – универсальная газовая постоянная. При p = const

или

Таким образом, соотношение, выражающее связь между молярными теплоемкостями C_p и C_V, имеет вид (формула Майера):

C_p = C_V + R.

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США