Презентация на тему Начала термодинамики

в которых одним из существенных параметров, определяющих состояние тел,

Возможны два способа передачи энергии от термодинамической системы к внешним телам:

• с изменением внешних макропараметров системы;

• без изменения внешних макропараметров системы.

системы, называется работой;
без изменения внешних макропараметров, но связанный с

Затрачиваемая работа (A) может пойти на увеличение любого вида энергии; количество теплоты (Q) может пойти непосредственно только на увеличение внутренней энергии системы.

A и Q – имеют размерность энергии – Джоуль; не являются видами энергии, а представляют собой два различных способа передачи энергии и характеризуют процесс энергообмена между системами.

совершается системой над внешними телами;
Q > 0, если

Работа, совершаемая системой при бесконечно малом изменении объема dV:

S – площадь поршня;

P – давление газа в сосуде;

dV=Sdx – изменение объема сосуда при перемещении поршня dx.

являются полными дифференциалами, т.к. Q и А задаются не

их взаимодействиями между собой, называется внутренней.
Внутренняя энергия
Величина внутренней энергии

U = Eкин + Евз

Для идеального газа, состоящего из N молекул:

системы: изменение внутренней энергии ΔU при переходе системы из

Бесконечно малое изменение внутренней энергии dU для идеального газа:

dU > 0, если внутренняя энергия системы увеличивается.

роль играют тепловые процессы, называется первым началом термодинамики:

нагревания этого тела на один градус:
Размерность теплоемкости: [C]

Удельная теплоёмкость (с) – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус.
[с] = Дж/кг·К.

количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моля газа на

сμ = с· μ

Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состояние системы при нагревании.

Если газ нагревать при постоянном объёме, то всё подводимое тепло идёт на нагревание газа, то есть изменение его внутренней энергии. Теплоёмкость в этом случае обозначается СV.

сосуде с поршнем, то подводимое тепло затрачивается и на

Следовательно, СР > СV

Теплоемкости СР и СV связаны простыми соотношениями.

приращению внутренней энергии dU.
При нагревании одного моля идеального газа

d'Q = dU (d'А = 0)

dUμ = CV⋅dT

идеального газа является только функцией Т (и не зависит

U = CV⋅T.

Для произвольной массы идеального газа:

совершение работы газом:

d′QP = dUμ + РdVμ

Из основного уравнения МКТ имеем:

РVμ = RT

одного моля газа
Используя это соотношение, Роберт Майер в 1842

проходящий при постоянном значении одного из основных термодинамических параметров

► Изотермический процесс – процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре (T = const).

В идеальном газе при изотермическом процессе произведение давления на объем постоянно – закон Бойля − Мариотта:

поэтому все подводимое тепло идет на совершение газом работы:

системе при постоянном объеме (V = const).

- закон Шарля
При

системе при постоянном давлении (P = const).

- закон Гей-Люссака

системе без теплообмена с окружающей средой (Q = 0).

γ

уравнение Пуассона.

теплоёмкости, c = const.

где n - показатель политропы.

термодинамики – закон сохранения и превращения энергии в тепловых

– формулировка Томсона.

вечный двигатель второго рода – периодически

Его к.п.д. η = 1, т.е. это двигатель, работающий только за счёт получения тепла извне.

которая расходуется на совершение работы А и нагрев холодильника

имеет только один источник тепла, а холодильника не имеет.

бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара (источника

она переходит по истечении достаточно большого промежутка времени, сравнимого

Если термодинамическая система выведена из состояния равновесия и предоставлена сама себе, то она возвращается в исходное состояние. Этот процесс называется релаксацией.

состояния: таких, как температура, объем, давление, концентрация компонентов смеси

Любое равновесное состояние может быть изображено точкой.
Следовательно, любой равновесный процесс можно изобразить графически.

под влиянием внешних воздействий система проходит через непрерывный ряд

Процесс, протекающий бесконечно медленно и представляющий собой последовательность равновесных состояний, называется квазистатическим.

него можно возвратить систему, и все взаимодействовавшие тела в

Если процесс не отвечает принципу обратимости, то он называется необратимым – все реальные процессы.
Примеры:
• тепло переходит от горячего тела к холодному,
• переход работы силы трения Fтр в тепло.

процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние,

Все равновесные процессы обратимы, т.к. происходят с бесконечно малой скоростью и представляют собой непрерывную цепь равновесных состояний.

– работа за цикл

называется тепловой машиной или тепловым двигателем.
Q1 – тепло, получаемое

выполнить условие: А2 

Процесс 2–1:

– первое начало термодинамики.
Работа А2 равна площади под кривой 2b1.

совершает круговой процесс 1a2b1 – цикл.


К.п.д.

при более низкой температуре. Следовательно, для работы тепловой машины

французский офицер инженерных войск, в 1824 г. опубликовал сочинение

Ввел понятие кругового и обратимого процессов, идеального цикла тепловых машин, заложил тем самым основы их теории. Пришел к понятию механического эквивалента теплоты.

температуры нагревателей и холодильников, наибольшим КПД обладают обратимые машины.

Карно вывел теорему, носящую теперь его имя:

расширение.
γ – коэффициент Пуассона.

сжатие.

от разности температур между нагревателем и холодильником (и не

Если Т2 = 0, то η = 1, что невозможно, т.к. абсолютный нуль температуры не существует.
Если Т1 = ∞, то η = 1, что невозможно, т.к. бесконечная температура не достижима.