Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Работа газа в изопроцессах




1) Изохорический процесс

, следовательно, , работа не совершается: , .

 

2) Изобарический процесс

. (8.11)

То же самое получим из графика рис.8.3 как площадь прямоугольника.

Из уравнения Менделеева-Клапейрона

Отсюда работа из (8.9):

. (8.12)

То же самое можно получить в интегральном виде:

Тогда

Или:

. (8.12а)

Соотношение (8.12) проясняет смысл универсальной газовой постоянной R:

;

универсальная газовая постоянная численно равна работе одного моля идеального газа при изобарном нагревании на 1 кельвин.

Изотермический процесс

Из уравнения Менделеева-Клапейрона выразим давление и подставим в (8.10):

,

(8.13)

 

 

Уравнение процесса: ; тогда

(8.14)

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам с идеальным газом

Первое начало:

 

Изохорический процесс

,

. (8.15)

Тогда молярная теплоёмкость при постоянном объёме (см. (8.5)):

; (8.16)

или

, (8.17)

Откуда получим, что внутренняя энергия

. (8.18)

Количество теплоты, переданной газу при постоянном объёме:

, . (8.19)

2) Изобарический процесс ( )

По первому началу:

.

Из (8.12) и (8.17):

 

, (8.20)

где – молярная теплоёмкость при постоянном давлении по определению (8.5)

(8.21)

равна

. (8.22)

Соотношение (8.22) – это уравнение Майера. Теплоёмкость при постоянном объёме оказывается меньше, так как газ не совершает работу, и для нагревания газа на 1 К теплоты требуется меньше: как раз на величину R, имеющей смысл работы одного моля газа при постоянном давлении.

В термодинамике для характеристики газа часто используют величину показатель Пуассона (показатель адиабаты). По определению, он равен отношению теплоёмкости газа при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме:

, (8.23)

, (8.24)

и из (8.17) и уравнения Менделеева-Клапейрона:

. (8.25)

Можно получить ещё несколько полезных соотношений. Так, при постоянном давлении

;

;

;

.

В и зохорическом процессе

.

Изотермический процесс

, следовательно, ,

.

По первому началу термодинамики и из (8.10), (8.13):

;

или

. (8.26)

 

Адиабатический процесс

По определению, адиабатический процесс протекает без теплообмена с окружающей средой: система не получает и не отдаёт теплоты.

; .

Адиабатными процессами будут процессы, протекающие

1) в системе с хорошей теплоизоляцией;

2) очень быстрые процессы, – система не успевает обменяться теплотой с окружающей средой за время протекания процесса.

Первое начало термодинамики для адиабаты:

Из уравнения Менделеева-Клапейрона , тогда

Поскольку (8.24), то

Разделяем переменные T и V:

.

Интегрируем:

Преобразуем:

Откуда

. (8.27)

Это – уравнение Пуассона (уравнение адиабаты). Его можно записать по-другому, если воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона:

. (8.28)

 

(8.29)

График адиабаты (8.28) в осях p-V идёт несколько круче, чем изотермы (рис.8.5), поскольку показатель степени для V в (8.28) , а для изотермы показатель степени V равен 1: . Адиабата пересекается с любой изотермой в единственной точке.

Найдём работу в адиабатическом процессе. По первому началу термодинамики

. (8.30)

По (8.27)

;

.

Подставим в (8.30):

,

так как по (8.24) . Далее, , тогда

. (8.31)

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2310 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Большинство людей упускают появившуюся возможность, потому что она бывает одета в комбинезон и с виду напоминает работу © Томас Эдисон
==> читать все изречения...

4626 - | 4273 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.