Работа газов при изменении его объема
Работа поршня, совершаемая газом при изменении объема. Расчет молярной теплоемкости газа при постоянном объеме. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Применение закона Бойля-Мариотта. Адиабатический процесс и его протекание без теплообмена с внешней средой.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.10.2015 |
| Размер файла | 176,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Работа газов при изменении его объема
Рассмотрим газ, находящийся под поршнем и в цилиндре.
Если газ, расширяясь, передвигает поршень на бесконечно малое расстояние , то газ производит над поршнем работу.
где S - площадь поршня.
Полная работа А, совершаемая газом при изменению объема от V1 до V2 равная
· работа для любого процесса
Ср, CV и связь между ними (уравнения Майера)
Запишем выражения I начала термодинамики для 1 моля газа
Если газ нагревается при постоянном объеме (V = const, dV = 0), то А = 0, и, сообщаемая газу теплота, идет только на увеличения его внутренней энергии
то есть молярная теплоемкость газа при постоянном объеме CV равна изменению внутренней энергии 1 моля газа при повешении температуры на 1К.
Т.к.
Если газ нагревается при постоянном давлении p = const
так как не зависят от вида процесса (внутренняя энергия не зависит от р и V, а определяется лишь температурой Т) и
Из уравнения Менделеева-Клапейрона pv=RT
p
- уравнение Майера
Уравнение Майера показывает, что Ср всегда больше Cv на величину универсальной газовой постоянной R,так как при p = const требуется дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, так как постоянство давления обеспечивается увеличениям объема газа
Величина
представляет характерную для каждого газа величину. Для одноатомных газов , для двухатомных - 7/5, для трехатомных - 4/3.
I начало термодинамики,
Q, U, A для изопроцессов
· Изотермический процесс Т = const, m=const
Закон Бойля-Мариотта
=const
a)A=
б) =0
в)
т.е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил
чтобы при работе расширения температура не изменялась, к газу в течение изобарного процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.
· Изобарический процесс. p=const m=const
A=
Из уравнения Менделеева-Клапейрона для состояния 1 и 2:
Физический смысл R: R численно равна работе при нагревании 1 моля газа на 1К (T2 - T1 = 1 K) при изобарическом процессе.
б)
в)
Q=
тепло, подведенное к газу, идет на изменение его внутренней энергии и совершение работы.
Изохорический процесс. V = const, m = const.
И
,
Вся теплота, сообщаемая газу, идет на изменение его внутренней энергии.
Адиабатический процесс.
Политропный процесс
Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой. К адиабатическим можно отнести все быстропротекающие процессы. Например, адиабатным процессом можно считать процесс распространения звука в среде, т.к. скорость распространения звука настолько велика, что обмен энергией между волной и средой произойти не успевает. Адиабатические процессы применяются в двигателях внутреннего сгорания, холодильных установках и др.
Найдем уравнение, связывающее параметры идеального газа при адиабатном процессе. адиабатический газ молярный
Запишем I начало термодинамики.
Для адиабатического процесса
т.е. внешняя работа совершается за счет изменения внутренней энергии системы.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона выразим р:
Перепишем в виде:
т.е
Пропотенцировав
· уравнение адиабаты в координатах Т и V.
Уравнение Пуассона (уравнение адиабаты в координатах р и V):
-показатель адиабаты (или коэффициент Пуассона).
pV = const - уравнение изотермы, т.к. г > 1, то адиабата идет круче, чем изотерма. Это объясняется тем, что при адиабатическом сжатии 1-3 увеличение давления газа обусловлено не только уменьшением его объема, как при изотермическом сжатии, но и повышением температуры
· уравнение адиабаты в координатах p, T.
Вычислим работу совершаемую газом в адиабатическом процессе.
I начало термодинамики для адиабатического процесса
Если газ адиабатически расширяется от объема V1 до V2, то его температура уменьшается от Т 1 до Т 2 и работа расширения идеального газа
Работа, совершаемая газом при адиабатическом расширении 1-2 равна площади, заштрихованной на рисунке и она меньше, чем работа при изотермическом расширении. Это объясняется тем, что при адиабатическом расширении происходит охлаждение газа, тогда как при изотермическом расширении температура поддерживается постоянной за счет притока извне эквивалентного количества теплоты.
Рассмотренные изохорический, изобарический, изотермический и адиабатический процессы имеют общую особенность - они протекают при постоянной теплоемкости (CV, CP, CT= ?, CA=0). В первых двух процессах теплоемкости соответственно равны Сv и Cр в изотермическом процессе (dT = 0) СT = ?, в адиабатическом процессе дQ = 0 и CA=0.
Процесс, в котором теплоемкость остается постоянной называется политропным (C = const).
Исходя из I начала термодинамики при условии постоянства теплоемкости (C = const) можно вывести уравнения политропы
n - показатель адиабаты.
При С = 0 n = г pvг=const -уравнения адиабаты
При С = ? n = 1 pV = const - уравнение изотермы
При С = Ср n = 0 p = const,
-уравнение изобары
При С = СV n = ± ?
т.о., все рассмотренные процессы являются частными случаями политропного процесса.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Уравнение состояния идеального газа, закон Бойля-Мариотта. Изотерма - график уравнения изотермического процесса. Изохорный процесс и его графики. Отношение объема газа к его температуре при постоянном давлении. Уравнение и графики изобарного процесса.
презентация [227,0 K], добавлен 18.05.2011Определение и модель идеального газа. Микроскопические и макроскопические параметры газа и формулы для их расчета. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Законы Бойля Мариотта, Гей-Люссака и Шарля для постоянных величин.
презентация [1008,0 K], добавлен 19.12.2013Виды теплоемкости и соотношение между теплоёмкостями при постоянном давлении и постоянном объеме. Расчет численного значения адиабаты в уравнении Пуассона для одноатомного и многоатомного газов. Теплоемкость в изотермическом и адиабатном процессах.
методичка [72,7 K], добавлен 05.06.2011Взаимосвязь внутренней энергии и теплоты газа. Первое начало термодинамики. Общее понятие о теплоемкости тела. Энтропия как мера необратимого рассеяния энергии или беспорядка. Адиабатический процесс: уравнение, примеры. Политропные и циклические процессы.
презентация [889,7 K], добавлен 29.09.2013Характеристика законов Бойля-Мариотта, Бойля-Мариотта, Авогадро. Парциальное давление как давление, которое оказывал бы каждый газ смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси. Знакомство с положениями молекулярно-кинетической теории газа.
презентация [625,5 K], добавлен 06.12.2016Работа идеального газа. Определение внутренней энергии системы тел. Работа газа при изопроцессах. Первое начало термодинамики. Зависимость внутренней энергии газа от температуры и объема. Основные способы ее изменения. Сущность адиабатического процесса.
презентация [1,2 M], добавлен 23.10.2013Определение импульса, полной и кинетической энергии электрона. Расчет плотности и молярной массы смеси. Уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа. Коэффициент внутреннего трения воздуха (динамической вязкости).
контрольная работа [405,8 K], добавлен 22.07.2012Закон сохранения энергии и первое начало термодинамики. Внешняя работа систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака, уравнение Пуассона.
презентация [0 b], добавлен 25.07.2015Уравнение Менделеева–Клапейрона - самое простое, надежное и известное уравнение состояния идеального газа. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах, приводящее к конденсации (образование жидкости). Среднее значение его потенциальной энергии.
презентация [1,2 M], добавлен 13.02.2016Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
задача [333,3 K], добавлен 16.06.2012Газообразное состояние вещества. Молекулярно-кинетическая теория. Идеальный газ. Квантовая статистика при низких температурах. Уравнение Менделеева-Клайперона, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака. Каноническое распределение Гиббса, Максвелла и Больцмана.
презентация [353,7 K], добавлен 22.10.2013Исследование процесса, происходящего в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Определение теплоёмкости тела при постоянном давлении и при постоянном объёме. Расчет разности между соседними отсчётами; показатель адиабаты.
лабораторная работа [58,2 K], добавлен 05.05.2015Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Основные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Состояние идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Расчет параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла. Изучение конца адиабатного процесса сжатия. Нахождение коэффициента теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении. Вычисление теплообменного аппарата.
курсовая работа [902,9 K], добавлен 01.04.2019Вывод первого начала термодинамики через энергию. Уравнение состояния идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона. Определение термодинамического потенциала. Свободная энергия Гельмгольца. Термодинамика сплошных сред. Тепловые свойства среды.
практическая работа [248,7 K], добавлен 30.05.2013Изучение понятия теплоотдачи, теплообмена между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Конвективный перенос теплоты. Анализ основного закона конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана. Получение критериев теплового подобия.
презентация [189,7 K], добавлен 09.11.2014
