Search:

Термодинаміка

Якщо теплота передана тілу в результаті нагрівання чи охолодження, то експериментально встановлено, що

Q = cm(T2 - T1),

де c - коефіцієнт пропорційності, скалярна фізична величина, що називається питомою теплоємністю і яка чисельно дорівнює кількості теплоти, що відбирається або надається 1 кг речовини у разі зміни її температури на 1К:

c = Q, якщо m = 1 кг, T2 - T1 = DT = 1 К.

Внутрішня енергія тіла підвищується, коли воно отримує певну кількість теплоти від інших тіл, які його оточують (T2 > T1). У цьому разі Q > 0 і DU. Якщо ж тіло віддає певну кількість теплоти тілам (холоднішим від нього), які його оточують (T2 < T1), його внутрішня енергія зменшується: Q = DU < 0.

Одиниця кількості теплоти в СІ - джоуль: [Q] = Дж. Позасистемна одиниця кількості теплоти - калорія (кал). Калорію визначають як кількість теплоти, яку необхідно передати одному граму води, щоб збільшити його температуру на один градус Цельсія. 1 кал = 4,18 Дж.

Питому теплоту в СІ вимірюють в джоулях на кілограм на кельвін: .

Для води . Це досить велике значення питомої теплоємності, тому змінити температуру певної маси води досить важко. З цієї причини воду використовують як теплоносій у системах опалення. Велика теплоємність води зумовлює зменшення різких перепадів температури біля поверхні Землі, яка на 2/3 покрита водою.

Питома теплоємність визначена для всіх тіл і залежить не тільки від властивостей речовини, але й від того, за яких умов здійснюється теплопередача. Наприклад, для нагрівання газу на 1 К при p = const треба передати більшу кількість теплоти Q, ніж для нагрівання при V = const.

Розглянемо інший спосіб зміни внутрішньої енергії термодинамічної системи -виконанням роботи. Виконання роботи в термодинаміці пов'язане зі зміною об'єму термодинамічної системи. Розрахуємо роботу А, яку виконує ідеальний газ внаслідок його ізобарного нагрівання. Будемо вважати, що газ знаходиться під невагомим поршнем площею S, який рухається уздовж циліндра без тертя (рис.3.2.3). Оскільки поршень не закріплений, то тиск газу p є сталим і наближено дорівнює атмосферному. Під час нагрівання на DT відбувається ізобарне розширення газу і його об'єм збільшується на DV = SDh, де S - площа поршня; Dh - висота підняття поршня. Оскільки з механіки відомо, що , де - сила, що діє на тіло, яке здійснює переміщення , то з урахуванням рівностей F = pS, a = 0°, || = Dh знаходимо:

A = pSDh = pDV, (3.2.1)

де DV - зміна об'єму газу: DV = V2 - V1.

Формула (3.2.1) справедлива не тільки для ізобарного процесу, але і для будь-якого процесу, під час якого об'єм газу змінюється на досить малу величину DV.

Якщо в циліндрі під поршнем (рис.3.2.3) знаходиться 1 моль ідеального газу, то робота під час його ізобарного нагрівання

A = pDVm. (3.2.2)

Із рівняння Клапейрона-Менделеєва pVm = RT маємо ,отже:

Підставивши у (3.2.2) вираз (3.2.3) отримаємо:

Am = RDT. (3.2.4)

Із рівняння (3.2.4) при DT = 1 К R = Am. Таким чином можна сформулювати фізичний зміст універсальної газової сталої: універсальна газова стала R чисельно дорівнює роботі ізобарного розширення одного моля ідеального газу під час нагрівання його на 1 К.

Якщо процес ізобарного розширення газу зобразити в координатах p, V, то можна помітити, що для обчислення роботи газу достатньо визначити площу фігури під графіком в цих координатах (рис. 3.2.4). Робота дорівнює площі фігури під графіком і для інших процесів, якщо вони зображені в координатах p, V, оскільки можна замінити, наприклад, реальний ізотермічний процес уявним ізобарним процесом, усереднюючи тиск (рис.3.2.5).

Перейти на сторінку номер:
 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14 


Подібні реферати:

Інтерференція світла

Досі ми розглядали поширення в тій чи іншій части­ні простору однієї світлової хвилі. Та часто в одній і тій самій частині простору поширюються одночасно світло­ві хвилі від двох або кількох джерел світла. Наприклад, коли в кімнаті горить одночасно кілька ламп, то окремі світлові хвилі накладаються одна на одну. Що при цьому відбувається? Очевидно в кожній точці простору виникає складне електромагнітне коливання, яке е ре­зультатом додавання коливань кожної хвилі окремо. Найпростіше з'ясувати, що відбувається при ...

Теорія металів Друде

1.Вступ 2. Основні припущення моделі Друде. 3. Статична електропровідність металу. 4. Ефект Холла і магнетоопір 5. Високочастотна електропровідність металу. 6. Теплопровідність металу. 1. Вступ. Метали займають особливе положення у фізиці твердого тіла, виявляючи ряд вражаючих властивостей, відсутніх у інших твердих тіл (таких, як кварц, сіль). Всі вони – чудові провідники тепла і струму, володіють пластичністю, блистять на свіжому зрізі. Необхідність пояснення таких властивостей стимулювала створення сучасноі теорії ...

Термодинаміка

Зміст Вступ_________________________________________________________(2-3 ст.) Агрегатний стан речовини_______________________________________(3-5 ст.) Теплові я вища при розчиненні____________________________________(5 ст.) Тепловий рух. Внутрішня енергія тіла і способи її зміни. Кількість теплоти. Питома теплоємність речовини. Робота в термодинаміці______________(6-9 ст.) Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення. Згоряння. Питома теплота згоряння палива. Рівняння теплового балансу _______(9-12 ...