(valamint az energia).
A termodinamika első törvényét Yu. L. Maner német tudós fogalmazta meg 1842-ben, és kísérletileg erősítette meg J. Joule angol tudós 1843-ban.
Így fogalmazva:
változás belső energia rendszer az egyik állapotból a másikba való átmenet során egyenlő a külső erők munkájának és a rendszernek átadott hőmennyiség összegével:
ΔU = A + K,
Ahol ΔU- belső energia változása, A- Állás külső erők, K a rendszernek átadott hőmennyiség.
Tól től ( ΔU = A + K) kellene a belső energia megmaradásának törvénye. Ha a rendszer el van szigetelve a külső hatásoktól, akkor A = 0 És K = 0 , és ebből következően is ΔU = 0 .
Egy elszigetelt rendszerben végbemenő bármely folyamat esetén a belső energiája állandó marad.
Ha a munkát a rendszer végzi, és nem külső erők, akkor a ( ∆U = A + Q) így írják:
Ahol A" a rendszer által végzett munka A" = -A).
A rendszernek átadott hőmennyiséget a rendszer belső energiájának megváltoztatására és a külső testeken végzett munkákra használja fel.
A termodinamika első főtétele úgy fogalmazható meg, hogy lehetetlen egy első típusú örökmozgó létezése, amely anélkül is működne, hogy bármilyen forrásból (vagyis csak belső energiából) energiát nyerne.
Valójában, ha nem jut hő a testhez ( K - 0 ), majd dolgozzon A", az egyenlet szerint csak a belső energia elvesztése miatt következik be A" \u003d -ΔU. Az energiaellátás kimerülése után a motor leáll.
Emlékeztetni kell arra, hogy mind a munka, mind a hőmennyiség a belső energia változási folyamatának jellemzői, ezért nem lehet azt mondani, hogy a rendszer bizonyos mennyiségű hőt vagy munkát tartalmaz. A rendszer bármely állapotában csak egy bizonyos belső energiával rendelkezik.
A termodinamika első főtételének alkalmazása különböző folyamatokra.
Fontolgat a termodinamika első főtételének alkalmazása különfélenek termodinamikai folyamatok.
izokorikus folyamat.
Függőség p(T) a termodinamikai diagram azt mutatja isohoRoy.
Izokór (izokór) folyamat- a rendszerben állandó térfogatú termodinamikai folyamat.
Az izokór folyamatot állandó térfogatú edénybe zárt gázokban és folyadékokban hajthatjuk végre.
Izochor folyamatban a gáz térfogata nem változik ( ∆V=0), és a termodinamika első főtétele szerint,
ΔU = K,
azaz a belső energia változása megegyezik az átadott hőmennyiséggel, mivel a munka ( A = pΔV=0 ) nem a gáz végzi.
Ha a gáz fel van melegítve, akkor Q > 0És ∆U > 0, belső energiája megnő. Amikor a gáz lehűlt K< 0 És ΔU< 0 , a belső energia csökken.
izoterm folyamat.
Az izoterm folyamatot grafikusan ábrázoltuk izoterma.
Izoterm folyamat egy termodinamikai folyamat, amely egy rendszerben állandó hőmérsékleten megy végbe.
Mivel izoterm folyamat során a gáz belső energiája nem változik, lásd a képletet 
, (T = const), akkor a gáznak átadott összes hőmennyiséget a munka elvégzésére használják fel:
Amikor a gáz hőt kap ( K > 0 ) pozitív munkát végez ( A" > 0). Ha a gáz hőt ad le a környezetnek K < 0 És A"< 0 . Ebben az esetben a munkát külső erők végzik a gázon. A külső erők esetében a munka pozitív. Geometriailag az izoterm folyamatban végzett munkát a görbe alatti terület határozza meg p(V).
izobár folyamat.
A termodinamikai diagramon az izobár folyamatot ábrázoltuk izobár.
Izobár (izobár) folyamat- állandó nyomású rendszerben végbemenő termodinamikai folyamat R.
Izobár folyamatra példa a gáz expanziója egy hengerben szabadon mozgó terhelt dugattyúval.
Izobár folyamatban a képlet szerint a gáznak átadott hőmennyiség megváltoztatja a belső energiáját ΔUés végezzék a munkájukat A"állandó nyomáson:
Q = ∆U + A".
Az ideális gáz munkáját a függőségi gráfból határozzuk meg p(V) izobár folyamathoz ( A" = pΔV).
Egy ideális gáz izobár folyamatban a térfogata arányos a hőmérséklettel, a valós gázokban a hő egy része a részecskék átlagos kölcsönhatási energiájának megváltoztatására fordítódik.
adiabatikus folyamat.
Adiabatikus folyamat (adiabatikus folyamat) egy termodinamikai folyamat, amely hőcsere nélküli rendszerben megy végbe környezet (K= 0) .
A rendszer adiabatikus izolálása megközelítőleg Dewar edényekben érhető el, az úgynevezett adiabatikus héjakban. Az adiabatikusan elszigetelt rendszert nem érintik a környező testek hőmérsékletének változásai. A belső energiája U csak a külső szervek által a rendszeren végzett munka vagy maga a rendszer miatt változhat.
A termodinamika első főtétele szerint ΔU = A + Q), az adiabatikus rendszerben
∆U=A,
Ahol A külső erők munkája.
A gáz adiabatikus tágulásával A< 0 . Ennélfogva,
,
ami az adiabatikus tágulás során a hőmérséklet csökkenését jelenti. Ez arra a tényre vezet, hogy a gáznyomás élesebben csökken, mint izoterm folyamatban. Az alábbi ábrán a két izoterma között áthaladó 1-2 adiabát jól szemlélteti az elhangzottakat. Az adiabat alatti terület számszerűen megegyezik a gáz által a térfogattól való adiabatikus tágulása során végzett munkával V 1 , előtte V 2.
Adiabatikus kompresszió a gáz hőmérsékletének növekedéséhez vezet, mert a gázmolekulák dugattyúval való rugalmas ütközése következtében átlagos mozgási energiájuk növekszik, ellentétben a tágulással, amikor csökken (az első esetben a gázmolekulák sebessége nő, a másodikban csökken).
A dízelmotorokban a levegő adiabatikus kompresszió során történő gyors felmelegedését használják.
Hőmérleg egyenlete.
Zárt (külső testektől elkülönített) termodinamikai rendszerben a rendszer bármely testének belső energiájának változása ∆U1 nem vezethet az egész rendszer belső energiájának változásához. Ennélfogva,
Ha a rendszeren belül semmilyen test nem végez munkát, akkor a termodinamika első főtétele szerint bármely test belső energiájának változása csak a rendszer többi testével való hőcsere miatt következik be: ΔUi = Qi. Adott a következőt kapjuk:
Ezt az egyenletet ún hőmérleg egyenlet. Itt Q i- a kapott vagy átadott hőmennyiség én-th test. Bármilyen hőség Q i Jelentheti a test olvadása, a tüzelőanyag elégetése, a gőz párolgása vagy lecsapódása során felszabaduló vagy felvett hőt, ha ilyen folyamatok a rendszer különböző testeinél fordulnak elő, és a megfelelő arányok határozzák meg.
A hőmérleg egyenlete a matematikai kifejezés az energiamegmaradás törvénye a hőátadás során.
A belső energia főként két különböző folyamat következtében változhat: az A munka elvégzése a testen és a Q hőmennyiség átadása. A munkavégzést a rendszerre ható külső testek mozgása kíséri. Így például ha egy edényt gázzal lezáró dugattyút benyomnak, a dugattyú mozgás közben L-t dolgozik a gázon.A harmadik törvény szerint. A Newton-gáz működik a dugattyún
A hőnek a gázhoz való közlése nem kapcsolódik a külső testek mozgásához, és ezért nem kapcsolódik a gázon végzett makroszkopikus munkához (vagyis a testet alkotó molekulák teljes halmazához). Ebben az esetben a belső energia változása abból adódik, hogy egy jobban felhevült test egyes molekulái a kevésbé felmelegített test egyes molekuláin dolgoznak. Az energiaátadás is sugárzás útján történik. A mikroszkopikus (vagyis nem az egész testet, hanem annak egyes molekuláit rögzítő) folyamatok összességét, amelyek az energia testről testre történő átviteléhez vezetnek, hőátadásnak nevezzük.
Ahogyan az egyik testről a másikra átvitt energia mennyiségét a testek egymáson végzett A munkája határozza meg, úgy a testről testre hőátadással átvitt energia mennyiségét az egyik test által a másiknak adott Q hőmennyiség határozza meg. Így a rendszer belső energiájának növekedésének meg kell egyeznie az A rendszeren végzett munka és a rendszerbe továbbított hőmennyiség összegével.
Itt vannak a rendszer belső energiájának kezdeti és végső értékei. Általában a külső testek által a rendszeren végzett A munka helyett a rendszer által a külső testeken végzett A munkát (egyenlő -A) tekintjük. Ha behelyettesítjük -A-val A-t, és megoldjuk a (83.1) egyenletet Q-ra, a következőt kapjuk:
A (83.2) egyenlet az energiamegmaradás törvényét fejezi ki, és a termodinamika első törvényének (kezdetének) a tartalma. Szavakban a következőképpen fejezhető ki: a rendszerrel közölt hőmennyiség a rendszer belső energiájának növelésére és a külső testeken végzett munkákra megy el.
A fentiek egyáltalán nem jelentik azt, hogy a rendszer belső energiája mindig nő a hő hozzáadásával. Megtörténhet, hogy hiába kommunikál a hővel a rendszerrel, annak energiája nem növekszik, hanem csökken. Ebben az esetben a (83.2) szerint, azaz a rendszer a kapott Q hőnek és a belső energiatartaléknak köszönhetően működik, melynek vesztesége egyenlő. Szem előtt kell tartani azt is, hogy a (83.2)-ben szereplő Q és A mennyiségek algebraiak, ami azt jelenti, hogy a rendszer valójában nem kap hőt, hanem leadja.
A (83.2)-ből az következik, hogy a Q hőmennyiség a munkával vagy az energiával azonos mértékegységekben mérhető. A hő SI mértékegysége a joule.
A hőmennyiség mérésére egy speciális mértékegységet is használnak, amelyet kalóriának neveznek. Egy kalória egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amely 1 g víz 19,5 °C-ról 20,5 °C-ra való felmelegítéséhez szükséges. Ezer kalóriát nagy kalóriának vagy kilokalóriának nevezik.
Kísérletileg megállapították, hogy egy kalória 4,18 J-nak felel meg. Ezért egy joule 0,24 cal-nak felel meg. Az értéket a hő mechanikai egyenértékének nevezzük.
Ha a (83.2)-ben szereplő mennyiségek különböző mértékegységekben vannak kifejezve, akkor ezen mennyiségek egy részét meg kell szorozni a megfelelő egyenértékkel. Így például, ha Q-t kalóriában, U-t és A-t joule-ban fejezzük ki, a (83.2) relációt így kell felírni
A következőkben mindig feltételezzük, hogy Q, A és U azonos egységekben fejeződik ki, és a termodinamika első főtételének egyenletét a (83.2) alakba írjuk fel.
A rendszer által végzett munka, illetve a rendszer által kapott hő kiszámításakor általában több elemi folyamatra kell bontani a vizsgált folyamatot, amelyek mindegyike a rendszer paramétereinek nagyon kicsi (határértékben, végtelenül kicsi) változásának felel meg. A (83.2) egyenlet egy elemi folyamatra a következő alakkal rendelkezik
ahol az elemi hőmennyiség, az elemi munka, és a rendszer belső energiájának növekedése ezen elemi folyamat során.
Nagyon fontos szem előtt tartani, hogy és nem tekinthető Q és A növekedésének.
Az A elemi folyamatnak megfelelő bármely érték csak akkor tekinthető ezen érték növekedésének, ha az egyik állapotból a másikba való átmenetnek megfelelő érték nem függ attól az útvonaltól, amelyen az átmenet megtörténik, azaz ha az f érték az állapot függvénye. Az állami funkció tekintetében az egyes államokban annak „tartalékáról” beszélhetünk. Például beszélhetünk egy rendszer különböző állapotú belső energiakészletéről.
Mint később látni fogjuk, a rendszer által elvégzett munka mennyisége és a rendszer által kapott hőmennyiség a rendszer egyik állapotból a másikba való átmenet útjától függ. Ezért sem Q, sem A nem állapotfüggvények, így nem beszélhetünk arról, hogy a rendszer mennyi hővel vagy munkával rendelkezik különböző állapotokban.
Az egyik jellegzetes vonásait A jelenségek termodinamikai vizsgálata abból áll, hogy egy testet izolálunk a kölcsönhatásban lévő testek sokaságától, amit vizsgált rendszernek, míg a többi testet külső környezetnek vagy külső testeknek nevezzük. Ennél a módszernél minden figyelmet a kiválasztott rendszerre fordítanak, geometriai határait gyakran úgy választják meg, hogy feltételesek legyenek, és olyanok legyenek, hogy kényelmesek legyenek a vizsgált probléma megoldásához. Feltételezzük, hogy a rendszer nyugalmi állapotban van, így a benne végbemenő energiaváltozások teljesen a belső energiájának változására redukálódnak. A külső testekkel való kölcsönhatás a legáltalánosabb formában jön létre: az energia a rendszer és a külső testek között hő és munka formájában továbbítható.
A 2.5. ábra sematikusan mutatja a vizsgált rendszert és a külső szervek II. és III. A rendszert egy fenekű, mozgatható A A dugattyús hengerbe helyezzük. Legyen a henger fala és dugattyúja adiabatikus, a henger alja pedig hőáteresztő. Ekkor nyilván a kiválasztott I rendszer a II. testtel termikus érintkezésben van (ennél a testnél lehetséges a hőcsere), míg a III. testtel mechanikai érintkezésben van (energiacsere ezzel a testtel a dugattyú mozgása során végzett munka révén lehetséges). Az ábrán látható nyilak azt mutatják, hogy a II. testből elemi mennyiségű hő jut a rendszerbe, miközben a rendszer a III. testen elemi munkát végezve energiát ad át neki. Ennek eredményeként változás történik
a rendszer belső energiája A 2.5. ábrán látható diagram szerint
Az írott egyenlet kifejezi a termodinamika első főtételét: a rendszer által a környező testektől kapott hőmennyiség belső energiájának megváltoztatására és a külső testeken végzett munkára megy el.
Figyelembe kell venni, hogy a mennyiségek algebraiak, általánosan elfogadott, hogy ha a rendszer megkapja ezt a hőt, és ha a rendszer külső testeken dolgozik, energiát ad át nekik. A (17.1) egyenlet értelmezésekor az egyszerűség kedvéért azt mondták, hogy ez a kapott hő tökéletes munka, de általános esetben egy test tud hőt leadni, majd vagy munkával kap energiát
Az adiabatikus héjba zárt rendszerben a folyamatokat nem kíséri hőcsere a környező testekkel; az ilyen folyamatokat adiabatikusnak nevezzük. Adiabatikus folyamatokra és szerint Az utolsó kifejezés a következőket jelenti: az adiabatikus folyamatban végzett munka a belső energia elvesztése miatt következik be. Ha (külső testek dolgoznak a rendszeren), akkor (a rendszer belső energiája nő).
Ha a rendszer héja merev (mechanikai szigetelés), akkor a mechanikai munka a rendszer bármilyen változtatásával egyenlő nullával. Az ilyen folyamatokat izokhorikusnak (izokhorikusnak) nevezik, számukra Így a rendszer izokorikus változásaival a belső energiája csak a bemenő vagy kimenő hő hatására változik.
A (17.1) egyenlet még egy jellemzőjét meg kell jegyezni: a vizsgált test belső energiájában különbség van, míg a mennyiségek a hő és a munka elemi (kis) értékei; (lásd a 2.5. ábrát) - a II. testből az I. testnek a III. testen végzett munkájába átvitt elemi hőmennyiség. Ebben az esetben a II. test számos más testtel tud energiát cserélni, ezért általános esetben nem lehet a második test energiakülönbsége. A vizsgált rendszernek van egy része, és ezért nem is lehet a vizsgált rendszer bármely állapotfüggvényének teljes differenciája. A rendszer és a harmadik test közötti energiacserét meghatározó elemi munka sem jelent teljes különbséget.
A rendszer állapotának végső változásának meghatározásakor az 1-es állapotból a 2-es állapotba való átmenete miatt a kifejezés
(17.1) integrálja az átmeneti vonalon, vagy ami ugyanaz:
Az utolsó egyenlőség a termodinamika első főtételét fejezi ki a rendszer végső változásaira. A fentiek szerint ezek a hő és a munka végső értékei (de nem valaminek a növekedése), míg az érték a belső energia növekedése.
Amint azt korábban említettük (16., 13. §), ez nem függ, hanem a folyamat típusától (a rendszer kezdeti állapotból a végső állapotba való átmenet útjától) függ. Ebben a vonatkozásban a (17.2) egyenletből az következik, hogy ez a folyamat típusától is függ.
Ha a rendszer állapotának megváltozásakor addigra megváltozik a hőmérséklete, elosztva (17.2)-t a következővel:
Arány - meghatározza a rendszer hőkapacitását. A két állapot közötti átmenetek megtörténhetnek úgy, hogy a hőmérsékletváltozás azonos, de a különböző átmenetek értékei eltérőek lesznek (különböző munkákhoz), ebből következik, hogy a rendszer hőkapacitása (17.3) is függ a folyamat típusától.
Az egyik testről a másikra történő energiaátvitelnek két formája van - ez egyes testek munkája másokon és a hő átadása. Energia mechanikus mozgás hőenergiává alakítható és fordítva. Az ilyen energiaátmenetekben teljesül az energiamegmaradás törvénye. A termodinamikában vizsgált folyamatokra alkalmazva az energiamegmaradás törvényét a termodinamika első törvényének (vagy első törvényének) nevezzük. Ez a törvény az empirikus adatok általánosítása.
A termodinamika első főtételének állítása
A termodinamika első főtétele a következőképpen fogalmazódik meg:
A rendszerbe juttatott hőmennyiséget a rendszer (külső erőkkel szembeni) munkavégzésére és belső energiájának megváltoztatására fordítja. Matematikai formában a termodinamika első főtétele integrál formában írható fel:
hol van a termodinamikai rendszer által kapott hőmennyiség; - a vizsgált rendszer belső energiájának változása; A az a munka, amelyet a rendszer külső testeken végez (külső erőkkel szemben).
Differenciális formában a termodinamika első főtétele a következőképpen írható:
ahol a rendszer által kapott hőmennyiség eleme; - termodinamikai rendszer által végzett végtelenül kicsi munka; a vizsgált rendszer belső energiájának elemi változása. Meg kell jegyezni, hogy a (2) képletben - a belső energia elemi változása teljes különbség, ellentétben a és -vel.
A hőmennyiséget pozitívnak tekintjük, ha a rendszer hőt kap, és negatívnak, ha a hőt eltávolítjuk a termodinamikai rendszerből. A munka nullánál nagyobb lesz, ha a rendszer végzi, és a munka negatívnak minősül, ha külső erők végzik a rendszeren.
Abban az esetben, ha a rendszer visszatér eredeti állapotába, akkor a belső energiájának változása nulla lesz:
Ebben az esetben a termodinamika első főtételének megfelelően a következőket kapjuk:
A (4) kifejezés azt jelenti, hogy az első típusú örökmozgó lehetetlen. Azaz alapvetően lehetetlen időszakosan működő rendszert (hőmotort) létrehozni, amely nagyobb munkát végezne, mint amennyi hőt kap a rendszer kívülről. Az első típusú örökmozgó lehetetlenségére vonatkozó kijelentés egyben a termodinamika első főtételének megfogalmazásának egyik lehetősége.
Példák problémamegoldásra
1. PÉLDA
| Gyakorlat | Mekkora hőt () ad át egy ideális V térfogatú gáz izochor hevítés során, ha nyomása -kal változik? Tekintsük, hogy egy gázmolekula szabadságfokainak száma egyenlő i-vel. |
| Megoldás | A probléma megoldásának alapja a termodinamika első főtétele, amelyet integrál formában fogunk használni: Mivel a probléma feltétele szerint a gázzal végzett folyamat izokhorikus (), akkor ebben a folyamatban a munka nulla, akkor az izochor folyamat termodinamikájának első főtétele a következő formában jelenik meg: A belső energia változását a következő képlet segítségével határozzuk meg:
ahol i egy gázmolekula szabadsági fokainak száma; - anyagmennyiség; R az univerzális gázállandó. Mivel nem tudjuk, hogyan változik a gáz hőmérséklete a vizsgált folyamat során, a Mengyelejev-Clapeyron egyenletet használjuk, hogy megtaláljuk: Adjuk meg a hőmérsékletet (1.4), írjuk fel a vizsgált rendszer két állapotának képleteit: Az (1.5) kifejezések segítségével a következőket kapjuk: Az (1.3) és (1.6) kifejezésekből az következik, hogy izochor folyamat esetén a belső energia változása a következőképpen érhető el: És a folyamatunk termodinamikai első főtételéből (on) a következőt kapjuk:
|
| Válasz |  |
2. PÉLDA
| Gyakorlat | Határozza meg az oxigén belső energiájának változását (), az általa végzett munkát (A) és a folyamatban kapott hőmennyiséget () (1-2-3), amelyet a grafikonon (1. ábra) jelez! Tekintsük, hogy m 3; 100 kPa; m 3; kPa. |
| Megoldás | A belső energia változása nem függ a folyamat lefolyásától, hiszen a belső energia állapotfüggvény. Ez csak a rendszer végső és kezdeti állapotától függ. Ezért felírhatjuk, hogy a belső energia változása az 1-2-3 folyamatban:
ahol i az oxigénmolekula szabadságfokainak száma (mivel a molekula két atomból áll, úgy tekintjük), az anyag mennyisége, . A hőmérséklet-különbség az ideális gáz állapotegyenletének felhasználásával és a folyamatgrafikon megtekintésével határozható meg: |
Az energiamegmaradás törvényét képviseli, a természet egyik egyetemes törvényét (a lendület, töltés és szimmetria megmaradásának törvényeivel együtt):
Az energia elpusztíthatatlan és nem teremtett; csak egyenértékű arányban változhat egyik formáról a másikra.
A termodinamika első főtétele az saját magad posztulátum- logikailag sem bizonyítható, sem többből nem vezethető le Általános rendelkezések. E posztulátum igazságát megerősíti az a tény, hogy egyik következménye sem áll ellentétben a tapasztalattal.
Íme néhány további megfogalmazás a termodinamika első főtételéhez:
- Egy elszigetelt rendszer összenergiája állandó;
- Az első típusú örökmozgó lehetetlen (olyan motor, amely energiafelhasználás nélkül működik).
A termodinamika első főtétele megállapítja a kapcsolatot a Q hő, az A munka és a rendszer belső energiájának változása között?
A belső energia változása rendszer egyenlő a rendszerrel közölt hőmennyiséggel mínusz a rendszer által külső erőkkel szemben végzett munka mennyisége.
dU = δQ-δA (1,2)
Az (1.1) egyenlet az a termodinamika 1. főtételének matematikai jelölése a végesre, az (1.2) egyenlet - a rendszer állapotának végtelenül kis változására.
A belső energia állapotfüggvény; ez azt jelenti, hogy a belső energia változása U nem függ a rendszer 1-es állapotból 2-es állapotba való átmenetének útjától, és egyenlő az U 2 és U 1 belső energia értékei közötti különbséggel ezekben az állapotokban:
U \u003d U 2 -U 1 (1,3)
Meg kell jegyezni, hogy lehetetlen meghatározni a rendszer belső energiájának abszolút értékét; A termodinamikát csak a belső energia folyamat közbeni változása érdekli.
Fontolja meg az alkalmazást a termodinamika első törvénye, amely meghatározza a rendszer által a különböző termodinamikai folyamatokban végzett munkát (a legegyszerűbb esetet fogjuk figyelembe venni - az ideális gáz kiterjesztésének munkáját).
Izokórikus folyamat (V = állandó; ?V = 0).
Mivel a tágulási munka egyenlő a nyomás és térfogatváltozás szorzatával, izochor folyamatra a következőt kapjuk:
Izoterm folyamat (T = állandó).
Egy mól ideális gáz állapotegyenletéből kapjuk:
δA = PdV = RT(I.7)
Az (I.6) kifejezést V 1 -ből V 2 -be integrálva kapjuk
A=RT=RTln=RTln (1.8)
Izobár folyamat (P = állandó).
Qp = ?U + P?V (1,12)
Az (1.12) egyenletben azonos indexű változókat csoportosítunk. Kapunk:
Q p \u003d U 2 -U 1 + P (V 2 - V 1) \u003d (U 2 + PV 2) - (U 1 + PV 1) (1,13)
Vezessünk be egy új rendszerállapot függvényt - entalpia H, megegyezik a belső energia összegével és a nyomás és térfogat szorzatával: Н = U + PV. Ezután az (1.13) kifejezést a következő alakra alakítjuk:
Qp= H2-H1=?H(1.14)
Így egy izobár folyamat termikus hatása megegyezik a rendszer entalpiájának változásával.
Adiabatikus folyamat (Q= 0, δQ= 0).
Az adiabatikus folyamatban a tágulási munka a gáz belső energiájának csökkentésével történik:
A = -dU=C v dT (1,15)
Ha a Cv nem függ a hőmérsékleten (ami sok valódi gázra igaz), a gáz által az adiabatikus tágulása során végzett munka egyenesen arányos a hőmérséklet-különbséggel:
A \u003d -C V ?T (1,16)
1. számú feladat. Határozza meg a belső energia változását 20 g elpárolgása során! etanol forráspontján. Az etil-alkohol fajlagos párolgáshője ezen a hőmérsékleten 858,95 J/g, a fajlagos gőztérfogata 607 cm 3 /g (a folyadék térfogatát figyelmen kívül hagyjuk).
Megoldás:
1 . Számítsa ki a párolgáshőt! 20 g etanol: Q = q ütem m = 858,95 J/g 20 g = 17179 J.
2 .Számítsa ki a hangerő változtatásával kapcsolatos munkát 20 g alkohol a folyékony halmazállapotból gőz állapotba való átmenet során: A \u003d P? V,
ahol P- alkohol gőznyomása, megegyezik a légköri nyomással, 101325 Pa (mert minden folyadék felforr, ha gőznyomása megegyezik a légköri nyomással).
V \u003d V 2 -V 1 \u003d V W -V p, mert V<< V п, то объмом жидкости можно пренебречь и тогда V п =V уд ·m. Cледовательно, А=Р·V уд ·m. А=-101325Па·607·10 -6 м 3 /г·20г=-1230 Дж
3. Számítsa ki a belső energia változását:
U \u003d 17179 J - 1230 J = 15949 J.
Mivel U> 0, akkor az etanol elpárolgása során az alkohol belső energiája megnövekszik.
