Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

• число молекул

• кинетическая энергия одной молекулы

• (NAk = R)

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

• Так как

• - уравнение Клапейрона – Менделеева,

• то внутренняя энергия:

• - для одноатомного газа

• - для двухатомного газа.

В общем виде:

• где i – число степеней свободы молекул газа (i = 3 для одноатомного газа и i = 5 для двухатомного газа)

Изменение внутренней энергии тела ΔU

• Совершение работы А
• над самим
• телом телом
• ΔU ΔU

• Теплообмен Q

• теплопроводность

• конвекция

• излучение

Работа в термодинамике

• Работа газа:
• Работа внешних сил:

Работа газа при изопроцессах

• При изохорном процессе (V=const):
• ΔV = 0 работа газом не совершается:

• P

• V

• Изохорное нагревание

При изобарном процессе (Р=const):

• P

• V

• V1

• V2

• P

• Изобарное расширение

• 1

• 2

При изотермическом процессе (Т=const):

• P

• V

• Изотермическое расширение

• Р2

• 1

• 2

• V1

• V2

Количество теплоты – часть внутренней энергии, которую тело получает или теряет при теплопередаче

Первый закон термодинамики

• Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе

• Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами

Применение первого закона термодинамики к различным процессам

• Тепловые двигатели –
• устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.

• Виды тепловых двигателей

• Принцип действия тепловых двигателей

• Т1 – температура нагревателя
• Т2 – температура холодильника
• Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя
• Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику

• Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя –
• отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

• где

• работа, совершаемая
• двигателем

• тогда

• КПД всегда меньше единицы, так как у всех двигателей некоторое количество теплоты
• передаётся холодильнику

• При

• двигатель не может работать

• Максимальное значение КПД
• тепловых двигателей (цикл Карно):

• Отрицательные последствия использования тепловых двигателей:
• Потепление климата
• Загрязнение атмосферы
• Уменьшение кислорода в атмосфере
• Решение проблемы:
• Вместо горючего использовать сжиженный газ.
• Бензин заменить водородом.
• Электромобили.
• Дизели.
• На тепловых электростанциях использовать скрубберы, в которых сера связывается с известью.
• Сжигание угля в кипящем слое.

• КПД тепловых двигателей