Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15512


 

§ 54. Применение первого начала термодинамики

           к изопроцессам

 

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Изохорный процесс (V= const). Диаграмма этого процесса (нзохора) в координатах р, К изображается прямой, параллельной оси ординат (рис. 81), где процесс 1—2 есть изохорное нагревание, а 1—3 — изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е.

 

 

                   Рис. 81

 Как уже указывалось в § 53, из первого начала термодинамики  (dQ = dU + dA) для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии:

Подпись: Согласно 
формуле (53.4),
 

 Тогда для произвольной массы газа получим

                                    (54.1)

Изобарный процесс (рconst). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, параллельной осиV. При изобарном процессе работа газа (см. (52.2)) при увеличении объема от V1 до V2 равна

                             (54.2)

и определяется площадью заштрихованного прямоугольника (рис. 82).

                               

                                                Рис. 82

 

Если использовать уравнение (42.5) Клапейрона — Менделеева для выбранных нами двух состояний, то

Подпись: откуда 

 Тогда выражение (54.2) для работы изобарного расширения примет вид (54.3)

Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если (Т2 – Т1 = l К, то для 1 моль газа R=A, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К.

В изобарном процессе при сообщении газу массой m количества теплоты

 

 его внутренняя энергия возрастает на величину (согласно формуле (53.4))

 

 При этом газ совершит работу, определяемую выражением (54.3). Изотермически* процесс (Г= const). Как уже указывалось § 41, изотермический процесс описывается законом Бойля—Мариотта:

 

Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу (см. рис. 60), расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс.

Исходя из выражений (52.2) и (42.S) найдем работу изотермического расширения газа:


Оцените книгу: 1 2 3 4 5