Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абражевич Э.Б. -> "Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика " -> 4

Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика - Абражевич Э.Б.

Абражевич Э.Б., Иванов Д.А., Кириченко А.В. Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика — М.: МЭИ, 1997. — 56 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikamolekulyafizikaitermodinamika1997.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 17 >> Следующая


Отметим, что работа газа равна работе Рис.4

внешних сил, взятой со знаком минус:

Arava — —А .

Рассмотрим применение закона сохранения энергии к системе молекул. Известно, что изменить внутреннюю энергию системы можно двумя способами: 1) сообщив системе некоторое количество

теплоты Q\ 2) совершив внешними силами работу Л* над системой :

AU = Q +А*.

Это утверждение называется первым законом (началом) термодинамики. Энергия, переданная путем теплообмена, называется КОЛИЧесТВОМ ТеПЛОТЫ. ЕСЛИ учесть равенство Aiam = -А*, то

Q=AU+А.

Количество теплоты, сообщенное идеальному газу, равно сумме изменения его внутренней энергии и совершенной газом работы.

Молярная теплоемкость газа равна отношению количества теплоты, полученного одним молем газа, к изменению его

Q

температуры: гмол =---, где т - масса газа, a M - его

Mx " и

молярная масса.

п Кроме известных изопроцессов при рассмотрении первого начала термодинамики вводится понятие адиабатического процесса. Адиабатическим (или адиабатным) процессом идеального газа называют процесс, который проходит

--> без теплообмена с окружающей средой

О V (Q = 0). График адиабатического про-

Рис.5 цесса на диаграмме (p,V) приведен на

рис.5, где пунктирными линиями показаны изотермический и изохорный процессы. Уравнение

с

адиабатного процесса имеет вид: pVy = const, где у = — > 1 ; с, и

Cy

Cy - молярные теплоемкости газа в изобарном и изохорном процессах.

Результаты применения первого начала термодинамики к основным процессам можно представить следующей таблицей:

Процесс Работа газа Полученное газом тепло Молярная теплоемкость газа
Изохорный V = const A = 0" Q = U1-Ux = = LHLRiT2- Ti) IM 2 " Cy =-Л к 2
Изобарный р - const Л = KV2 - Г,) = т = J1R(T2-T1) Q = i + * mRAT. ^ 2 M 1 + 2 А Т/ = 2 рЬУ '42P cP=-R
Изотермический T = const А = —ЛГ1п— M V1 Q = A = P1V1 ІіД су = со
Адиабатный Q = Q A = -AU = = Шт-т2) IM x 2 Q = Q ^ад=0

12 2.1. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

2.1. На сколько изменится внутренняя энергия одного моля одноатомного газа при его нагревании на AT= 100 К ?

2.2. Газ совершает процессы, изображенные на рис.2.2 а - в. Определите работу сил давления газа. Значения р и V, обозначенные на рисунке, заданы.

pi

P і

3 —•

P 2

Р>

А
4 3

: і L

'U * 2 ->

0 Fi Vi V 0 Fi а

б

Рис.2.2

р А

р 1

P і

Vi V 0 Fi Vi V в

2.3. В задаче 2.2 (рис.2.2) укажите для каждого участка процессов, как меняется внутренняя энергия газа. Найдите участки процессов, на которых газ отдает некоторое количество теплоты, и участки, на которых газ получает некоторое количество теплоты.

2.4. Давление v молей идеального газа связано с температурой

соотношением T = а р , где а - известная постоянная. Вычислите

работу, совершенную газом при увеличении его объема от Fi до Vi. Поглощается или выделяется количество теплоты в этом процессе ?

2.5. В тепловом процессе один моль идеального одноатомного газа переводят из начального состояния 1 в конечное состояние 4 (рис.2.5). Какое количество теплоты подведено к газу, если разность конечной и начальной температур Д T= 100 К ? Нарисуйте данный процесс в координатах (p,V)H(p,T).

Рис.2.5

13 р л 2.6. Если идеальный газ совершает процесс

В tC ABC, то ему сообщается количество теплоты Qі (рис.2.6). Какое количество теплоты Qi k необходимо сообщить газу в процессе ADC ? : D Величины/7і,pi, V\ и Кг заданы.

2.7. Кислород массой т = 0,5 кг (M =

pi

P і

0 Ki Vi V =0,032 кг/моль-1) при температуре T = 320 К охладили изохорно, вследствие чего его Рис.2.6 давление уменьшилось в «=3 раза. Затем газ

изобарно расширили так, что температура его стала равной первоначальной. Найдите работу газа. Как изменилась его внутренняя энергия? Какое количество теплоты получил газ?

2.8. В длинном вертикальном цилиндре на высоте h от дна находится поршень массой т. Под поршнем находится один моль одноатомного газа при температуре T0. Какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы поршень поднялся до высоты Ih ? Трением пренебречь.

2.9. В процессе изотермического расширения при T = 300 К одному молю газа сообщили количество теплоты Q = 2,5 кДж. Во сколько раз изменился объем газа ?

2.2. Адиабатный процесс

2.10. Из начального состояния, характеризующегося давлением pi и объемом Ki, газ расширяется в одном случае изотермически, в другом - адиабатно до одного и того же объема Vi . Напишите первое начало термодинамики применительно к этим процессам. Как меняется температура газа при адиабатном расширении? В каком из этих процессов окончательное давление больше, а в каком газ совершает большую работу?

2.11. В цилиндре компрессора адиабатно сжимают V= 4 моля идеального одноатомного газа. Определите, на сколько поднялась температура газа за один ход поршня, если работа внешних сил А = 500 Дж.

2.12. Один моль идеального одноатомного газа совершает циклический процесс, состоящий из трех процессов: адиабатного расширения, изотермического сжатия, изохорного нагревания. Какая работа была совершена газом в адиабатном процессе, если в процессе изохорного нагревания к газу было подведено количество теплоты Q3I = 10 кДж ?
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 17 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed