-->
|
|
|
Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ |
|
Ãëàâà 5. Çàêîíû òåðìîäèíàìèêè § 5.6. Òåïëîåìêîñòè ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå è ïîñòîÿííîì äàâëåíèè
Åñëè íàãðåâàòü òåëî ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè, òî îíî áóäåò ðàñøèðÿòüñÿ è ñîâåðøàòü ðàáîòó. Äëÿ íàãðåâàíèÿ òåëà íà 1 Ê ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè åìó íóæíî ïåðåäàòü áîëüøåå êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ÷åì ïðè òàêîì æå íàãðåâàíèè ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå. Æèäêèå è òâåðäûå òåëà ðàñøèðÿþòñÿ ïðè íàãðåâàíèè íåçíà÷èòåëüíî, è èõ òåïëîåìêîñòè ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå è ïîñòîÿííîì äàâëåíèè ìàëî ðàçëè÷àþòñÿ. Íî äëÿ ãàçîâ ýòî ðàçëè÷èå ñóùåñòâåííî. Ñ ïîìîùüþ ïåðâîãî çàêîíà òåðìîäèíàìèêè ìîæíî íàéòè ñâÿçü ìåæäó òåïëîåìêîñòÿìè ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå è ïîñòîÿííîì äàâëåíèè. Òåïëîåìêîñòü ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìåÍàéäåì ìîëÿðíóþ òåïëîåìêîñòü ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå. Ñîãëàñíî îïðåäåëåíèþ òåïëîåìêîñòè
ãäå ΔÒ — èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû. Åñëè ïðîöåññ ïðîèñõîäèò ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå, òî ýòó òåïëîåìêîñòü îáîçíà÷èì ÷åðåç Ñó. Òîãäà QV = CVΔT. (5.6.1) Ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå ðàáîòà íå ñîâåðøàåòñÿ. Ïîýòîìó ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè çàïèøåòñÿ òàê: ÑóΔÒ = ΔU. (5.6.2) Èçìåíåíèå ýíåðãèè îäíîãî ìîëÿ äîñòàòî÷íî ðàçðåæåííîãî (èäåàëüíîãî) îäíîàòîìíîãî ãàçà ðàâíî
Òåïëîåìêîñòü ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèèÑîãëàñíî îïðåäåëåíèþ òåïëîåìêîñòè ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè Ñð Qp = ÑðΔÒ. (5.6.4) Ðàáîòà, êîòîðóþ ñîâåðøèò 1 ìîëü èäåàëüíîãî ãàçà, ðàñøèðÿþùåãîñÿ ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè, ðàâíà À' = RΔT*. (5.6.5) * Èç ôîðìóëû (5.6.5) âèäíî, ÷òî óíèâåðñàëüíàÿ ãàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ ÷èñëåííî ðàâíà ðàáîòå, êîòîðóþ ñîâåðøàåò 1 ìîëü èäåàëüíîãî ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè, åñëè òåìïåðàòóðà åãî óâåëè÷èâàåòñÿ íà 1 Ê. Ýòî ñëåäóåò èç âûðàæåíèÿ äëÿ ðàáîòû ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè À' = pΔV è óðàâíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ (äëÿ îäíîãî ìîëÿ) èäåàëüíîãî ãàçà pV = RT. Âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ èäåàëüíîãî ãàçà îò îáúåìà íå çàâèñèò. Ïîýòîìó è ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè èçìåíåíèå âíóòðåííåé ýíåðãèè ΔU = CVΔT, êàê è ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå. Ïðèìåíÿÿ ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè, ïîëó÷èì ÑðΔÒ = CVΔT + RΔT. (5.6.6) Ñëåäîâàòåëüíî, ìîëÿðíûå òåïëîåìêîñòè èäåàëüíîãî ãàçà ñâÿçàíû ñîîòíîøåíèåì Cp = CV + R. (5.6.7) Âïåðâûå ýòà ôîðìóëà áûëà ïîëó÷åíà Ð. Ìàéåðîì è íîñèò åãî èìÿ.  ñëó÷àå èäåàëüíîãî îäíîàòîìíîãî ãàçà
Òåïëîåìêîñòü èäåàëüíîãî ãàçà ïðè èçîòåðìè÷åñêîì ïðîöåññåÌîæíî ôîðìàëüíî ââåñòè ïîíÿòèå òåïëîåìêîñòè è ïðè èçîòåðìè÷åñêîì ïðîöåññå. Òàê êàê ïðè ýòîì ïðîöåññå âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ èäåàëüíîãî ãàçà íå ìåíÿåòñÿ, êàêîå áû êîëè÷åñòâî òåïëîòû åìó íè áûëî ïåðåäàíî, òî òåïëîåìêîñòü áåñêîíå÷íà.
|
|
|