Термодинамика Реферат Скачать
Термодинамика Реферат Скачать
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
6. Второй и третий законы термодинамики
Список использованной литературы и источников
Термодинамикой называется раздел физики, в котором
изучаются общие свойства макроскопических систем с позиций термодинамических
законов. Сами термодинамические законы являются обобщением опытных данных. В
термодинамике не учитывается молекулярная структура вещества, и ее выводы
справедливы для всех макроскопических систем.
В основе термодинамики лежат три закона (начала)
термодинамики. Они были открыты в период создания тепловых машин и имеют
различные формулировки.
Первый закон термодинамики представляет собой закон
сохранения энергии, сформулированный для термодинамической системы.
Термодинамические законы часто называют началами термодинамики.
Первый закон термодинамики: Теплота, сообщаемая
системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею
работы против внешних сил.
Здесь Q -
количество тепла, сообщаемое системе, А - работа, производимая системой,
Δ U = U 2 - U 1 - изменение энергии системы. Отсюда
видно, что теплота, энергия и работа имеют одинаковые размерности. Они
измеряются в джоулях (Дж). Отметим, что при открытии первого закона
термодинамики закон сохранения энергии еще не был известен, а для работы и
количества тепла использовали различные единицы измерения (джоуль и калорию).
Схематически первый закон термодинамики можно изобразить так, как показано на
рисунке.
Если рассматривать бесконечно малые величины, то первый закон
термодинамики принимает вид
Можно показать, что при этом и являются малыми величинами, а dU - полный дифференциал.
Рассмотрим периодическую термодинамическую систему, т.е. такую,
которая после совершения термодинамического цикла может возвращаться в исходное
состояние. Для такой системы имеем
и все тепло переходит в работу. После многочисленных попыток
создать машину, производящую работы больше, чем количество получаемого тепла,
была дана другая формулировка первого закона термодинамики:
Нельзя построить вечный двигатель первого рода, т.е. такой
двигатель, который выполнял бы больше работы, чем получал тепла.
Выразим входящие в уравнение величины через параметры уравнения состояния. Для этого
рассмотрим работу, совершаемую системой при изменении объема. Для простоты
найдем выражение для работы, рассматривая движение поршня
Используя принятое в механике выражение для работы, получим
Полную работу получим, интегрируя это выражение
Формула для работы справедлива для любых термодинамических систем
с известной зависимостью . Для определения энергии используем
представления идеального газа. Средняя энергия одной молекулы определяется
выражением
Для энергии одного моля можно записать
термодинамика закон энтропия формула
Введем важное в термодинамике понятие теплоемкости.
Теплоемкостью называется физическая величина, численно
равная количеству теплоты, которое надо сообщить телу, чтобы нагреть его на
один градус Кельвина
Удельной теплоемкостью называется физическая величина, численно равная количеству
теплоты, которое надо сообщить единице массы тела, для увеличения ее
температуры на один градус Кельвина
Молярной теплоемкостью называется величина, численно равная количеству теплоты, которое
надо сообщить одному молю вещества, чтобы нагреть его на один градус Кельвина
где под С следует понимать ту теплоемкость, которая следует
из контекста. В дальнейшем будем рассматривать, главным образом, молярные
теплоемкости.
Используя первый закон термодинамики
и полученные выражения для работы и количества тепла, можно
записать
Теплоемкость зависит от характера термодинамического процесса,
т.е. от условий, при которых осуществляется передача тепла. Рассмотрим простейшие
термодинамические процессы.
Молярная теплоемкость при постоянном объеме (изохорическая, ) определяется формулой
Для одноатомного газа получим . Молярная теплоемкость при постоянном давлении (изобарическая, ) может быть получена следующим образом:
Это выражение называется уравнением Майера для идеального
газа.
В качестве характеристики тепловых свойств газа часто используется
отношение теплоемкостей
Для идеальных газов теплоемкости не зависят от температуры. В
реальных газах такая зависимость наблюдается. Например, для молекул водорода
зависимость теплоемкости от температуры имеет вид
Объяснение такого вида зависимости теплоемкости дается в рамках
квантовой механики и связано с тем, что при понижении температуры различные
степени свободы могут вырождаться или "замораживаться".
Рассмотрим простейшие термодинамические процессы для
идеального газа и определим для них основные термодинамические характеристики:
работу, энергию, теплоемкость.
Схематически график изохорного процесса показан ниже.
для одного моля. Для ν молей получим
Выражение для изохорной теплоемкости мы получили ранее
Схематически график изобарного процесса показан ниже.
Используя уравнение состояния, можем записать эту формулу
по-другому:
Для одного моля при получим , т.е. газовая постоянная R равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при
нагревании его на .
Изобарная теплоемкость была получена ранее и определяется формулой
Майера:
Из уравнения Клапейрона-Менделеева получим
т.е. в p - V координатах изотерма представляет собой
гиперболу. Ниже приведены графики изотермы и адиабаты, которая будет
рассмотрена ниже.
Работа при изотермическом процессе:
формулу для работы можно выразить через давление:
При изотермическом процессе внутренняя энергия не изменяется:
поэтому , т.е. все тепло расходуется на работу.
Для теплоемкости при изотермическом процессе формально можно
записать:
Адиабатическим называется процесс, при котором
отсутствует теплообмен между термодинамической системой и окружающей средой.
Обычно адиабатическими являются быстропротекающие процессы (распространение
звука, электризация, перемагничивание и др.).
Опишем адиабатический процесс, используя первый закон
термодинамики:
Из уравнения состояния идеального газа следует:
Последнее уравнение можно записать в виде
Это уравнение называют уравнением адиабаты или уравнением
Пуассона. Параметр называют показателем адиабаты или
показателем Пуассона. График адиабатического процесса на p - V диаграмме показан выше. Из графика видно, что для адиабаты
давление уменьшается с объемом быстрее, чем для изотермы.
Используя уравнение Клапейрона-Менделеева, можно записать
уравнение адиабаты в других переменных:
Найдем выражение для работы при адиабатическом процессе.
Используя уравнение адиабаты в виде
запишем выражение для работы в виде
Для теплоемкости при адиабатическом процессе можно записать
Основы термодинамики . Реферат . Физика. 2013-11-01
Реферат на тему " Термодинамика " скачать бесплатно
Реферат Термодинамика
Реферат по физике (дисциплина " Термодинамика ...)
Термодинамика : рефераты по предмету Термодинамика
Курсовая Работа По Ветеринарной Патологической Анатомии
Преодоление Коммуникативных Барьеров В Общении Эссе
Темы Сочинений Егэ 2021
Айналайын Ақ Жайық Эссе Жазу
Красовская Писать Сочинение Легко