Оглавление:
Внутренняя энергия
- Внутренняя энергия Во-первых, давайте подумаем об идеальной механической системе, например, стальной пружине, которая находится в определенном напряжении 1 и в определенном состоянии 1.После выполнения определенного объема работ можно деформировать его и перевести в другое состояние 2.Поскольку работа была сохранена пружиной как потенциальная энергия, мы можем
получить эту работу снова, давая пружине возможность высвободиться и перейти из состояния 2 в состояние 1.Энергию такой системы можно просто определить как работу, которую необходимо проделать, чтобы вывести систему из некоторого начального состояния в рассматриваемое состояние. В целом, в термодинамике
ситуация не так проста, поскольку система может обмениваться тепловой энергией с окружающей средой. Внутренняя энергия u может быть определена таким же
Поэтому система может переходить из одного состояния в другое различными способами, и работа, полученная или используемая в этом процессе, определяется не только начальным состоянием, но и конечным состоянием. Людмила Фирмаль
образом, как и механическая система, только в случае адиабатического процесса, где отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой. Это означает, что система изначально установлена в(V2, T2 система поглощает Если взять некоторое тепло Q из окружающей среды и выполнить механическую
работу L над окружающей средой, то согласно первому закону термодинамики、 М = У2-УФ + Л._(1.13） Для теплоизоляции Q = 0, а соотношение (1.13) принимает известную форму закона сохранения энергии в механике. Однако если происходит теплообмен, то этот чисто механический закон сохранения энергии нарушается, так как Q в данном случае не является zero. So, если рассматривать тепло как
форму энергии, то мы видим, что первым законом термодинамики является универсальный закон сохранения энергии. Разница Q-L является уникальной функцией состояния системы, но Q и L могут иметь разные значения индивидуально, в зависимости от того, как происходит переход из состояния 1 в состояние 2. (КОЭФФИЦИЕНТ УМСТВЕННОГО РАЗВИТИЯ. = дю + дл(1.14） dU-полная производная
- параметра состояния 7 \ V, но… Обратите внимание, что поскольку U является функцией состояния, dQ и dL не являются совершенными производными. Я вернусь к этому с гл. 2,§ 6. В заключение давайте посмотрим, что первый закон термодинамики говорит о теплоте engine. In в тепловых машинах рабочее вещество выполняет определенный цикл, в результате которого рабочее вещество
возвращается в исходное состояние. Уравнение (1.13) имеет вид、 Л = М(1.15） Конечно, такое соотношение говорит о том, что работа получается только за счет эквивалентного количества тепловой энергии. Иногда этот вывод Из первого закона термодинамика формулирует: «невозможно создать вечный двигатель 1-го рода, то есть машину, которая может работать, не получая энергии.»
1.Work. In в простейшем случае работа, выполняемая системой, заключается в преодолении гидростатического давления Р, которое перемещается вдоль границ и равномерно распределяется. Если при бесконечно малом изменении объема получается дв, то эта работа явно равна следующей. дл = ПДВ(1.16） Независимо от формальности или внутренней структуры системы. Поэтому в данном случае необходимо учитывать чаще всего, но первый закон термодинамики равен 1） йй-дю-ПДВ. (1.17） 2.Теплоемкость.
Теплоемкость c системы равна количеству тепла AQ, и его необходимо ввести в систему для повышения температуры только DG = 1°при заданных условиях. Людмила Фирмаль
Точнее, теплоемкость зависит от температуры, поэтому необходимо принять отношение приращения AQ к<ХГ и достичь предела С ==!Им (1.18） В соответствии с этим рассмотрим небольшое приращение температуры dQ = dU + PdV, при котором система поглощает определенное количество тепла. Если объем поддерживается постоянным, dV = 0, dQ = dU>, а удельная теплоемкость равна — СN — (£). (1.19） IV постоянная\°l / V ТО. морская миля. Т. ДГ — > 0 в ИК-
константный ’) Вы, вероятно, должны указать, что P в этом уравнении является внешним pressure. It не всегда равно давлению в системе. Однако если система находится в равновесии с окружающим телом, то такая равномерность давления, несомненно, возникнет. Имейте в виду этот конкретный случай, если не указано иное. Аналогично,
при постоянном давлении, (1.17） В производных этого уравнения U и V рассматриваются как функции P и 7.In кроме того, U-функция состояния, то есть переменные 7 \ P и V. Из этих переменных уравнение состояния f( P, T, V)=0.] \Поэтому можно произвольно выбрать U-U (H, T) или (J = u <y, T). Из (1.19) и (1.20) можно быстро получить простое и часто используемое соотношение разности Cp-Cv. Замените (<d / dT) p в (1.20) на тождество, поскольку U можно
рассматривать как функцию либо переменных P и T, либо переменных V и T В результате Правильные члены этой зависимости непосредственно связаны с экспериментально определенными величинами, гл. 2,§ 7, п. 1, их можно найти из уравнения состояния. Для идеального газа (dUldV) r = 0, V = RTIP, из Формулы (1.22) в этом случае получаем известное соотношение Ср-CV = R. Для изучения объемной зависимости внутренней энергии Гей-Люссак(1802)и последующие джоули провели эксперимент, в котором газ свободно
надувался и перемещался из одного сосуда в другой без work. In в данном случае охлаждения не наблюдалось, поэтому, в первую очередь, мы пришли к выводу, что равенство(несколько неверно). (Ф) Р=» — <■•*» На самом деле, температура всегда немного падает. Формула(1.23)、 Предельный случай; может использоваться для определения идеального газа. Из формул (1.21) и (1.23) следует, что для
идеального газа внутренняя энергия будет зависеть только от температуры. 6 /(Г, Т)= У(П, Т)= У(Т). (1.24） Очевидно, что определение идеального газа с использованием формулы (1.23) отличается от определения, приведенного в§ 2, параграф 1, но, как вы увидите позже, оба эти определения эквивалентны(см. Главу 2,§ 7, параграф 2). 2).
Смотрите также:
| Термодинамическое состояние | Обратимые процессы |
| Идеальный газ | Формулировки второго закона |
