|
Теплоемкость идеальных газов.Теплоемкостью тела в каком-либо процессе изменения его состояния называется количество подведённой (или отведённой) теплоты, необходимое для повышения (или понижения) его температуры на один градус. В термодинамике газов различают: · массовую теплоемкость с, кДж/(кг·град), · объемную теплоемкость с/, кДж/(м3×град), · мольную теплоемкость , кДж/(кмоль×град). , где – удельный объем при нормальных условиях. Теплота является функцией процесса: для элементарного термодинамического процесса . Как было сказано выше, внутренняя энергия обладает полным дифференциалом, а работа изменения объёма – нет. Значит, сумма не обладает свойствами полного дифференциала. Поэтому понятие теплоемкости имеет смысл лишь в том случае, когда задан характер процесса, в котором газу сообщается теплота. Связь между теплотой процесса и температурой газа , Очевидно, что на различных участках такой кривой одному и тому же изменению температуры соответствуют различные количества подведенной теплоты, поэтому и значения теплоемкости на этих участках будут различными. Вводят понятие о теплоемкости, средней в заданном интервале температур от Т1 до Т2 (т.е. на участке 1–2). Значение истинной теплоемкости при заданной температуре: Истинная теплоемкость математически выражается как первая производная теплоты по температуре (при условии, что задан характер процесса). В термодинамике особо важную роль играют теплоемкость при постоянном объеме и теплоемкость при постоянном давлении Связь между ними легко устанавливается из первого закона термодинамики или Если теплота подводится при постоянном объеме, то , а следовательно, Если теплота подводится при постоянном давлении, то В идеальном газе силы взаимодействия между молекулами отсутствуют, а объём, который они занимают, также равен нулю, т.е. внутренняя энергия u состоит только из кинетической энергии движения молекул и, значит, не зависит ни от объема, ни от давления: , Окончательно Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости Численные значения теплоемкости идеальных газов могут быть получены из основного уравнения кинетической теории газов: Умножая обе части этого уравнения на объем одного киломоля , получаем где – число молекул в одном киломоле газа (число Авогадро, 6,023×1026). Если молекулы газа представить себе в виде материальных точек, могущих совершать только поступательное движение, то внутренняя энергия одного киломоля будет равна Материальная точка имеет 3 степени свободы, следовательно, на каждую из них в одном киломоле газа приходится внутренняя энергия, равная . При постоянном объеме подвод теплоты не вызывает совершения работы газом, поэтому , и мольная изохорная теплоёмкость: Мольная изобарная теплоёмкость:
Основные процессы идеальных газов. Изохорный, изобарный, изотермический процессы. 6.1 Изохорный процесс
Из закона Шарля , видно, что изохоры нагревания направлены снизу вверх, а изохоры охлаждения – сверху вниз. Аналитическое выражение первого закона термодинамики:
для изохорного процесса принимает вид В изохорном процессе все подводимое тепло расходуется на изменение внутренней энергии газа, а работа расширения равна нулю. Согласно определению теплоемкости и поэтому и Поскольку внутренняя энергия является функцией состояния и ее изменение не зависит от характера процесса, приведенные формулы справедливы для любого процесса. Изобарный процесс Иззакона Гей-Люссака , откуда видно, что изобара нагревания направлена слева направо, а изобара охлаждения – справа налево. Аналитическое выражения первого закона термодинамики для изобарного процесса: В изобарном процессе все подводимое тепло расходуется на изменение энтальпии газа. Согласно определению теплоемкости и поэтому и Энтальпия является функцией состояния, и ее изменение не зависит от характера процесса, поэтому приведенные формулы справедливы для любого процесса. Величина работы изменения объема газа в изобарном процессе Изотермический процесс Из закона Бойля – Мариотта следует, что линия изотермы представляет собой гиперболу. Поскольку в изотермическом процессе , т.е. внутренняя энергия не изменяется, аналитическое выражение первого закона термодинамики принимает вид
Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|