• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Теоретичні відомості

Термодинаміка – це наука про теплові явища. Її висновки спираються на сукупність дослідних фактів і не залежать від наших знань про внутрішню будову речовини, хоча в цілому ряді випадків термодинаміка використовує молекулярно-кінетичні моделі для ілюстрації своїх висновків.

Систему, яка складається із макроскопічних тіл і полів, які можуть обмінюватися енергією як між собою, так і з зовнішніми тілами і полями (із зовнішнім середовищем) називають термодинамічною системою.

Термодинаміка розглядає ізольовані системи тіл, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги. Це означає, що в таких системах припинилися всі макроскопічні процеси.Ізольованою(замкнутою) системою в термодинаміці вважають систему, яка не обмінюється енергією з зовнішнім середовищем.

Якщо термодинамічна система піддавалася зовнішньому впливу, то в результаті вона переходить в інший рівноважний стан. Такий перехід називається термодинамічним процесом. Процеси, які складаються з послідовності рівноважних станів, називаються квазістатичними.

Одним з найважливіших понять термодинаміки є внутрішня енергія тіла. Вона складається з кінетичної енергії всіх атомів і молекул і потенціальної енергії їхньої взаємодії, енергії коливальних рухів атомів і молекул, енергії електронних оболонок в атомах та йонах і внутрішньоядерної енергії. Внутрішня енергія є функцією стану системи (змінюється зі зміною стану системи) і не залежить від способу, яким система переводиться з одного стану в інший.

У термодинаміці практичне значення має не сама внутрішня енергія, а її зміна внаслідок переходу системи з одного стану в інший. Внутрішня енергія в термодинаміці змінюється тільки за рахунок зміни енергії теплового руху частинок речовини та їх потенціальної енергії взаємодії. Енергія електронів в атомах та іонів і внутрішньоядерна енергія в цьому випадку залишаються незмінними. Тому під внутрішньою енергією в термодинаміці розуміють сумарну енергію теплового руху частинок речовини та потенціальну енергію їх взаємодії. Внутрішня енергія для довільної маси газу

, (31.1)

де , C_V – молярна теплоємність газу за сталого об’єму, а зміна внутрішньої енергії внаслідок переходу з стану 1 у стан 2

. (31.2)

Внутрішня енергія тіла може змінюватися внаслідок виконання над ним роботи. Якщо об’єм газу змінився на величину dV, то виконана ним робота

(31.3)

Рисунок 31.1 –Перехід газу зі стану 1 у стан 2

відповідає площі виділеної на графіку p(V) смуги (рис. 31.1). Робота, яку ви­ко­нує газ внаслідок роз­ши­рення від об’єму V₁ до V₂ дорівнює сумі елементарних робіт δA. Графічно вона визначається пло­щею заштрихованої криволінійної трапе­ції (рисунок 31.1). При розширенні роботу, яку виконує газ, прийнято вважати додатньою, а при стиску – від’ємною. У загальному випадку внаслідок переходу газу з деякого початкового стану 1 у кінцевий стан 2 здійснена ним робота виражається формулою:

. (31.4)

Внутрішня енергія тіла може змінюватися не тільки в результаті виконаної ним роботи, але і внаслідок теплообміну. Передача енергії від одного тіла до іншого у формі тепла може відбуватися тільки за наявності різниці температур між ними. Тепловий потік завжди спрямований від гарячого тіла до холодного. Внаслідок теплового контакту таких тіл внутрішня енергія одного з них збільшується, а внутрішня енергія іншого – зменшується. У цьому випадку говорять про тепловий потік від одного тіла до іншого. Кількістю теплотиQ, отриманої тілом, називають зміну внутрішньої енергії тіла в результаті теплообміну.

Кількість теплоти Q є енергетичною величиною. У СІ кількість теплоти вимірюється в одиницях механічної роботи – джоулях (Дж). Іноді для вимірювання кількості теплоти використовують калорії (кал). 1 калорія еквівалентна 4,18 Дж. Число, яке показує відношення одиниці механічної роботи до одиниці кількості теплоти, називають механічним еквівалентом роботи:

.

Величина, обернена до механічного еквівалента теплоти називають тепловим еквівалентом роботи.

Перший закон термодинамікивиражає закон збереження і перетворення енергії в застосуванні до теплових процесів і формулюється так: кількість теплоти, яку отримує система ззовні, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії і на виконання системою роботи проти зовнішніх сил

. (31.5)

Для нескінчено малої зміни стану системи рівняння (31.5) буде мати вигляд

. (31.6)

У різних газових процесах значну цікавість представляє робота газу і кількість отриманої ним теплоти. Запишемо перший закон термодинаміки, використавши формулу (31.2) та (31.3) для одного моля ідеального газу

. (31.7)

Розглянемо роботу газу і кількість отриманої ним теплоти для ізопроцесів.

Ізобарний процес. р=const; dp=0.

Для визначення роботи в ізобарному процесі проінтегруємо вираз для елементарної роботи (31.3)

. (31.8)

Кількість теплоти, яку отримує газ в ізобарному процесі можна знайти, проінтегрувавши вираз (31.7)

. (31.9)

Врахувавши, що згідно з рівнянням Клапейрона-Менделєєва отримаєм вираз

, (31.10)

де , а – рівняння Майєра.

Ізотермічний процес.Т=const; dT=0.

Визначимо тиск р з рівняння Клапейрона-Менделєєва і підставимо його у вираз (31.3)

.

Проінтегрувавши цей вираз, отримаємо

. (31.11)

Для ізотермічного процесу, оскільки dT=0, (внутрішня енергія ідеального газу залишається сталою). Згідно з першим принципом термодинаміки, в ізотермічному процесі вся теплота, яку отримує газ, йде на виконання роботи:

. (31.12)

Адіабатний процес. .

Перший закон термодинаміки буде мати вигляд

,

звідки

.

Проінтегрувавши вираз (31.3) і виключивши тиск за рівнянням Пуассона отримаємо вираз

, (31.13)

де – показник адіабати.

Читайте також:

1. IX. Відомості про військовий облік
2. IX. Відомості про військовий облік
3. V Практично всі психічні процеси роблять свій внесок в специфіку організації свідомості та самосвідомості.
4. Активне управління інвестиційним портфелем - теоретичні основи.
5. Білковий обмін: загальні відомості
6. Біографічні відомості
7. Боротьба з проявами національної самосвідомості
8. Вальниці ковзання. Загальні відомості
9. Види правосвідомості
10. Виникнення і розвиток свідомості у людини.
11. Виникнення людської свідомості. Мова і свідомість.
12. Від них необхідні відомості, документацію і пояснення з питань охоро1

Переглядів: 900