Меню
Разработки
Разработки  /  Прочее  /  Практикумы  /  Прочее  /  Законы термодинамики

Законы термодинамики

Данная наука является разделом молекулярной физики. Термодинамика рассматривает макроскопические свойства тел и явлений, не занимаясь молекулярным строением вещества. Но, не смотря на общие выводы, термодинамика дает возможность сделать предположения относительно течения микропроцессов.

05.06.2019

Содержимое разработки

Практическая работа

Решение задач по теме: «Законы термодинамики»



Задача. 1. Молекулы азота занимают объем V1 =2 м3 и находится под давлением p1=1 атм. Газ нагревают, причем нагрев ведут сначала при постоянном объеме до давления p2=5 атм, а затем при постоянном давлении до объема V2=4 м3. Масса азота 3 кг. Газ идеальный. Определить изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу, количество тепла, переданное газу.



Решение. Задачи такого типа решать проще, если все переходы газа из одного состояния в другое представлены графически. На рисунке оба процесса перехода изображены в системе координат PV. Прямая AB – изохора, идет нагревание газа от T1 до T2 c соответствующим увеличением давления от p1 до p2 при постоянном объеме V1. В этом процессе происходит увеличение внутренней энергии газа целиком за счет тепла (см. таблицу). Прямая BC – изобара. Ей соответствует повышение температуры, а, следовательно, и изменение внутренней энергии. Кроме того, газ, расширяясь, совершает работу.

Полное изменение энергии складывается из изменения энергии U1 на участке AB и изменения энергии U2 на участке BC

, .

Общее изменение внутреннее энергии есть сумма U1+U2:

.

Работа, совершаемая газом, графически определяется площадью под кривой ABC в системе координат PV, и складывается из работ на участках AB и BC. В нашем случае, работа на участке AB не производится, следовательно, вся работа над газом будет определяться работой на участке изобарического процесса BC

.

Количество поглощенного тепла определяется по первому началу термодинамики

.

Подставив числовые данные в формулы, определим соответственно

A= 1,01·106Дж; U=5·106Дж; Q=6,01·106Дж.



Задача 2. Установите соотношения между молярными теплоемкостями CP и СV для идеального газа.



Решение. Пусть один моль идеального газа находится в цилиндре с поршнем. Закрепив поршень, повысим температуру газа на dT. Поскольку объем газа остается постоянным, то количество тепла, необходимое для такого нагревания, равно (Q)V=CVdT. Так как при этом не производится работа, то это тепло равно приращению внутренней энергии газа СVdT=dU. Проведем теперь с тем же газом другой опыт. Пусть начальное состояние будет тем же самым, что и в предыдущем опыте, но поршень не закреплен, а может свободно перемещаться под постоянным внешним давлением p. По определению теплоемкости CP для повышения температуры газа на величину dT требуется тепло (Q)Р=CРdT. При этом газом будет совершена работа А=pdV. Так как давление постоянно, то для моля идеального газа из уравнения Менделеева – Клапейрона:

(1.12)

следует, что A=d(pV)= А так как внутренняя энергия газа зависит только от температуры, то она изменится на столько же, на сколько и в предыдущем опыте. Таким образом: . Подставив вместо dU=RdT, получаем

.

Сократив правую и левую часть уравнения на конечную величину dT, получим уравнение Роберта Майера

.

(1.13)

Для одного моля газа с i степенями свободы внутренняя энергия из (1.4) U=iRT/2, тогда CV= iR/2.





-70%
Курсы дополнительного образования

Основы языка программирования C#

Продолжительность 72 часа
Документ: Cвидетельство о прохождении курса
4000 руб.
1200 руб.
Подробнее
Скачать разработку
Сохранить у себя:
Законы термодинамики (29.59 KB)