Лекции.Орг
 

Категории:


Транспортировка раненого в укрытие: Тактика действий в секторе обстрела, когда раненый не подает признаков жизни...


Поездка - Медвежьегорск - Воттовара - Янгозеро: По изначальному плану мы должны были стартовать с Янгозера...


Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки): Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела...

Молекулярная физика и термодинамика



 

1. Уравнение Менделеева – Клапейрона (уравнение состояния идеального газа)

,

где р – давление газа, V – занимаемый газом объем, Т – абсолютная температура газа, m – масса газа, m – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.

Отношение представляет собой количество вещества, выражаемое в молях. Тогда уравнение Менделеева – Клапейрона можно записать

.

2. При неизменной массе газа из уравнения Менделеева – Клапейрона легко найти соотношения между параметрами состояния p, V и T в так называемых изопроцессах:

− в изохорическом процессе (при постоянном объеме )

;

− в изобарическом процессе (при постоянном давлении )

;

− в изотермическом процессе (при постоянной температуре )

.

3. Внутренняя энергия газа U – это суммарная энергия всех молекул. Для идеального газа внутренняя энергия может быть рассчитана как

,

где i – число степеней свободымолекулы газа. Число степеней свободы определяется в зависимости от количества атомов в молекуле: для одноатомных газов (инертные газы, пары металлов) i = 3; для двухатомных (H2, O2, CO и др.) при обычных температурах i = 5; для многоатомных (CO2, NH3, H20 и др.) i = 6.

4. Количество теплоты – это энергия, передаваемая газу в результате теплообмена

,

где с – удельная теплоемкость газа, С – молярная теплоемкость.

.

Теплоемкость газа зависит от числа степеней свободы его молекулы и процесса, протекающего в газе.

5. При расширении газ совершает работу

,

где V1 и V2 – объем газа до и после расширения.

6.Первое начало термодинамики отражает закон сохранения и превращения энергии:

,

где Q – количество тепла, подведенного к газу; DU – изменение внутренней энергии газа; А – работа, совершенная газом над внешними телами. Если тепло отводится, то величина Q < 0, если работа совершается над системой внешними силами (например, при сжатии газа), то величина A < 0.

7. В зависимости от совершаемого газом процесса количество тепла, изменение внутренней энергии и работа рассчитываются следующим образом:

− в изохорическом процессе

А = 0,

,

где Тн и Тк – соответственно начальное и конечное значения температуры; CV – молярная теплоемкостьгаза при постоянном объеме;

;

− в изобарическом процессе

,

,

где Vн и Vк – начальный и конечный объем; Cp – молярная теплоемкость при постоянном давлении;

;

изменение внутренней энергии DU определяется выражением

;

− в изотермическом процессе

,

.

 

8. Процесс, в ходе которого система не обменивается теплом с окружающими телами (Q = 0), называется адиабатическим. Параметры состояния в таком процессе связаны соотношением

,

где g – показатель адиабаты, равный

.

Для адиабатического процесса

.

 

Первое начало термодинамики применительно к различным процессам идеального газа, работа, количество тепла, изменение внутренней энергии

Процесс I- е начало термодинамики Q A ΔU
Изобарный P=const    
Изохорный V=const
Изотермический T=const  
Адиабатный Q=0

Пример.

Какое количество теплоты надо сообщить кислороду О2 массой m = 12 г, чтобы нагреть его на Δt = 500С при постоянном давлении.

Решение:

Способ

Согласно первому началу термодинамики . В изобарическом процессе ( ) работа газа . Из уравнения Менделеева-Клапейрона . Тогда . Изменение внутренней энергии кислорода . . Тогда количество теплоты .

Абсолютная температура газа , где t – температура в 0С. Тогда изменение температуры К.

Т.к. молекула кислорода О2 двухатомная, то . Молярная масса кислорода ; универсальная газовая постоянная .

Дж.

Способ

Количество теплоты переданное газу . При изобарном процессе ( ) молярная теплоемкость газа , тогда

. Изменение температуры К. Для кислорода и . Универсальная газовая постоянная . Тогда

Дж.

 

 





Дата добавления: 2016-12-18; просмотров: 125 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

Поиск на сайте:


© 2015-2019 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.005 с.