Физические основы термодинамики. · Первое начало термодинамики

· Первое начало термодинамики

,

где Q – количество теплоты, получаемое системой, Дж; А – работа, совершаемая системой против внешних сил, Дж; Δ U – изменение внутренней энергии системы, Дж.

· Первое начало термодинамики в дифференциальной форме

,

где d U – бесконечно малое изменение внутренней энергии системы; δА – элементарная работа; δQ – бесконечно малое количество теплоты.

· Работа, совершаемая газом при изменении его объема

.

Частные случаи

а) при изобарном процессе (p = const)

;

б) при изотермическом процессе (T = const)

;

в) при изохорном процессе (V = const)

А = 0;

г) при адиабатном процессе

.

· Удельная теплоемкость вещества – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К

.

Единица измерения удельной теплоемкости джоуль на килограмм-кельвин (Дж/кг∙К).

· Молярная теплоемкость вещества – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К

.

Единица измерения удельной теплоемкости джоуль на моль-кельвин (Дж/моль∙К).

· Связь между молярной C _m и удельной c теплоемкостями

,

где M – молярная масса газа.

· Молярные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении:

; ,

где i – число степеней свободы; R – молярная газовая постоянная.

· Удельные теплоемкости при постоянном объеме и давлении:

; .

· Уравнение Майера

.

· Показатель адиабаты

или .

· Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

а) к изохорному

, , А = 0;

б) к изобарному

, , или ;

в) к изотермическому

, Δ U = 0, ;

г) к адиабатному

δQ = 0, , .

Уравнение адиабаты (уравнение Пуассона)

.

Связь между начальным и конечным значениями параметров состояний газа при адиабатном процессе

; ; .

· Энтропия – функция состояния, дифференциалом которой является δQ / T

.

Единица измерения энтропии джоуль на кельвин (Дж/К).

Изменение энтропии

а) при обратимых процессах (в замкнутой системе)

;

б) при необратимых процессах (в замкнутой системе)

.

· Формула Больцмана (статистическое толкование энтропии)

,

где S – энтропия системы; W – статистический вес или термодинамическая вероятность состояния системы; k – постоянная Больцмана.

· Второе начало термодинамики: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает:

.

· Третье начало термодинамики: энтропия всех тел в состоянии равновесия стремиться к нулю по мере приближения температуры к нулю Кельвина:

.

· Энтальпия и ее изменение

, (при p = const)

(при V = const)

· Термический коэффициент полезного действия цикла в общем случае

,

где Q ₁ – количество теплоты, полученное рабочим телом (газом) от нагревателя; Q ₂ – количество теплоты, переданное рабочим телом охладителю.

· К.п.д. цикла Карно

или ,

где Т ₁ – температура нагревателя; Т ₂ – температура охладителя.

Date: 2015-08-15; view: 544; Нарушение авторских прав