Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Базаров И.П. -> "Термодинамика" -> 17

Термодинамика - Базаров И.П.

Базаров И.П. Термодинамика — М.: Высшая школа, 1991. — 376 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamika1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 146 >> Следующая


Зависимость Q и W от пути видна на простейшем примере расширения газа. Работа, совершенная системой при переходе ее из состояния 1 в 2 (рис, 3) по пути а, изображается площадью, ограниченной контуром А1а2ВА:

Q= U2-U1+ W.

(2.1)

50=dt/+5 Ж.

(2.2)

37 2

W0 = J p{V,T)dV,

а работа при переходе по пути b — площадью, ограниченной контуром A W2BA:

Wb= \ P{V, T)dV.

И b)

Поскольку давление зависит не только от объема, но и от температуры, то при различных изменениях температуры на пути а или b при переходе из одного и того же начального состояния (pi, V1J в одно и то же конечное (р2, V2) работа получается разной. Отсюда видно, что при замкнутом процессе (цикле) 1а2Ы система совершает работу, не равную нулю. На этом основана работа всех тепловых двигателей.

Из первого начала термодинамики следует, чго работа может совершаться или за счет изменения внутренней энергии, или за счет сообщения системе количества теплоты. В случае если процесс круговой, начальное и конечное состояния совпадают, U2-U1= 0 и W=Q, т.е. работа при крутовом процессе может совершаться только за счет получения сист емой теплоты от внешних тел.

По этой причине первое начало часто формулируют в виде положения о невозможности вечного двигателя первого рода, т. е. такого периодически действующего устройства, которое бы совершало работу, не заимствуя энергии извне.

Положение о вечном двит атеде первого рода допускает обращение: работу нельзя ни создать из ничего (без затраты энергии), ни превратить в ничто (без выделения энергии).

Уравнение первого начала в виде (2.1) или (2.2) справедливо как для равновесных, так и для неравновесных процессов.

Учитывая выражение (1.1) для bW при равновесных процессах, уравнение (2.2) первого начала для элемеш арного процесса принимает вид

8?>=dL4-?4<to, (2-3)

или, поскольку состояние системы определяется внешними параметрами а, и температурой Т,

Из уравнения (2.4) видно, что дифференциальное выражение для CiQ представляет собой линейную форму в полных дифференциалах независимых переменных Т, а,, ..., а„, т. е. форму Пфаффа. Согласно первому началу (2.2) — (2.3), SQ равно сумме полного дифференциала d V и неполного дифференциала 8 И7 и, следовательно, форма Пфаффа для 8Q не является полным дифференциалом какой-либо функции параметров состояния системы. Имеет ли эта дифференциальная форма интегрирующий множиіель и чго эю физически означает, решается вторым началом термодинамики. Как следует из (2.1) (2.3), уравнение первого начала позволяет определить внутреннюю энергию

и{а\, ..., а„; T) в состоянии (аь Ui.....а„\ T) только с точностью

до аддитивной постоянной V{a1, ..., T0), зависящей от выбора начального состояния (а?, ..., я?; Г°). Для термодинамики этого вполне достаточно, так как в устанавливаемые ею соотношения входят лишь изменения энергии.

• Рассмотрим теперь некоторые следствия и приложения первого начала,

§ 8. ТЕПЛОЕМКОСТИ И ТЕПЛОТЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНИХ ПАРАМЕТРОВ

Изучаемые в термодинамике свойства систем (и соответственно величины, характеризующие эти свойства) могут быть разделены на два класса — термические и калорические. Те свойства, которые определяются юлько термическим уравнением состояния системы, называются ее термическими свойствами, те же свойства, которые определяются или только калорическим уравнением состояния, или совместно калорическим и термическим уравнениями состояния, называются калорическими свойствами. К калорическим свойствам (величинам) относятся прежде всего теплоемкости и теплоты изотермического изменения внешних параметров.

Теплоемкость определяет количество теплоты, необходимое для изменения температуры системы на 1 К, т, с.

Так как количество тешюш BQ, необходимое для изменения температуры системы на d Т, зависит от характера происходящего при этом процесса, то и теплоемкость С системы также зависит от условий, при которых определяется SQldT. Это означает, что теплоемкость является не функцией состояния системы, а функцией процесса: одна и та же система в зависимости от происходящего в ней при нагревании процесса обладает различными теплоємкостями. Численно величина С изменяется в пределах от — оо до + со. Наибольшее практическое значение имеют теплоемкости Cp и Cv

С определением теплоемкости тесно связано понятие о термостате, которое широко используется в термодинамике.

39 Термостат—тело с настолько большой теплоемкостью (С->со), что его іемпераіура при теплообмене с какой-либо системой не изменяется.

Когда говорят о системе, помешенной в термостат, то имеют в виду систему, в которой при всех происходящих в ней процессах (расширение, намагничивание и т. д.) температура поддерживается постоянной.

Первое начало термодинамики позволяет найти значения различных теплоемкостей и установить связь между ними, если известны термическое и калорическое уравнения состояния системы. Действительно, пусть для простой системы, состояние коюрой определяется внешним параметром а и температурой Т, даны уравнения состояния А=А(а, Т), U=U(a, Т). Тоїда из уравнения первого начала
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 146 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed