(ako aj energie).
Prvý zákon termodynamiky sformuloval nemecký vedec Yu.L. Maner v roku 1842 a experimentálne potvrdil anglický vedec J. Joule v roku 1843.
Formulované takto:
Zmeniť vnútornej energie systém pri jeho prechode z jedného stavu do druhého sa rovná súčtu práce vonkajších síl a množstva tepla preneseného do systému:
ΔU = A + Q,
Kde ΔU- zmena vnútornej energie, A- Práca vonkajšie sily, Q je množstvo tepla preneseného do systému.
Od ( ΔU = A + Q) by mal zákon zachovania vnútornej energie. Ak je systém izolovaný od vonkajších vplyvov, potom A = 0 A Q = 0 , a teda aj ΔU = 0 .
Pre všetky procesy vyskytujúce sa v izolovanom systéme zostáva jeho vnútorná energia konštantná.
Ak prácu vykoná systém a nie vonkajšie sily, potom rovnica ( ∆U = A + Q) sa píše ako:
Kde A" je práca vykonaná systémom A" = -A).
Množstvo tepla odovzdaného systému sa využíva na zmenu jeho vnútornej energie a na vykonávanie práce na vonkajších telesách systémom.
Prvý termodynamický zákon možno formulovať ako nemožnosť existencie stroja na večný pohyb prvého druhu, ktorý by pracoval bez toho, aby čerpal energiu z akéhokoľvek zdroja (t. j. iba vďaka vnútornej energii).
V skutočnosti, ak nie je do tela dodávané žiadne teplo ( Q - 0 ), potom pracujte A", podľa rovnice dochádza len v dôsledku straty vnútornej energie A" \u003d -ΔU. Po vyčerpaní zásoby energie motor prestane pracovať.
Malo by sa pamätať na to, že práca aj množstvo tepla sú charakteristikami procesu zmeny vnútornej energie, takže nemožno povedať, že systém obsahuje určité množstvo tepla alebo práce. Systém v akomkoľvek stave má len určitú vnútornú energiu.
Aplikácia prvého zákona termodynamiky na rôzne procesy.
Zvážte aplikácia prvého zákona termodynamiky k rôznym termodynamické procesy.
izochorický proces.
Závislosť p(T) ukazuje termodynamický diagram isohoRoy.
Izochorický (izochorický) proces- termodynamický proces prebiehajúci v systéme pri konštantnom objeme.
Izochorický proces sa môže uskutočňovať v plynoch a kvapalinách uzavretých v nádobe s konštantným objemom.
Pri izochorickom procese sa objem plynu nemení ( ∆V=0), a podľa prvého zákona termodynamiky,
ΔU = Q,
t.j. zmena vnútornej energie sa rovná množstvu odovzdaného tepla, pretože práca ( A = pAV=0 ) nevykonáva plyn.
Ak je plyn ohrievaný, potom Q > 0 A ∆U > 0, jeho vnútorná energia sa zvyšuje. Keď sa plyn ochladí Q< 0 A ΔU< 0 , vnútorná energia klesá.
izotermický proces.
Izotermický proces je graficky znázornený izoterma.
Izotermický proces je termodynamický proces, ktorý prebieha v systéme pri konštantnej teplote.
Keďže vnútorná energia plynu sa počas izotermického procesu nemení, pozri vzorec 
, (T = konšt), potom sa celé množstvo tepla preneseného do plynu použije na vykonanie práce:
Keď plyn prijíma teplo ( Q > 0 ) robí pozitívnu prácu ( A" > 0). Ak plyn uvoľňuje teplo do okolia Q < 0 A A"< 0 . V tomto prípade sa na plyne pracuje vonkajšími silami. Pre vonkajšie sily je práca pozitívna. Geometricky je práca v izotermickom procese určená plochou pod krivkou p(V).
izobarický proces.
Izobarický proces je znázornený na termodynamickom diagrame izobara.
Izobarický (izobarický) proces- termodynamický dej prebiehajúci v sústave s konštantným tlakom R.
Príkladom izobarického procesu je expanzia plynu vo valci s voľne sa pohybujúcim zaťaženým piestom.
V izobarickom procese podľa vzorca množstvo tepla preneseného do plynu mení jeho vnútornú energiu ΔU a robiť svoju prácu A" pri konštantnom tlaku:
Q = ∆U + A".
Práca ideálneho plynu sa určí z grafu závislosti p(V) pre izobarický proces ( A" = pAV).
Pre ideálny plyn v izobarickom procese je objem úmerný teplote, v reálnych plynoch sa časť tepla minie na zmenu priemernej interakčnej energie častíc.
adiabatický proces.
Adiabatický proces (adiabatický proces) je termodynamický proces, ktorý prebieha v systéme bez výmeny tepla s životné prostredie (Q= 0) .
Adiabatická izolácia systému je približne dosiahnutá v Dewarových nádobách, v takzvaných adiabatických obaloch. Adiabaticky izolovaný systém nie je ovplyvnený zmenami teploty okolitých telies. Jej vnútorná energia U sa môže zmeniť iba v dôsledku práce vykonanej vonkajšími orgánmi na systéme alebo na systéme samotnom.
Podľa prvého zákona termodynamiky ( ΔU = A + Q), v adiabatickom systéme
∆U=A,
Kde A je dielom vonkajších síl.
S adiabatickou expanziou plynu A< 0 . teda
,
čo znamená pokles teploty pri adiabatickej expanzii. To vedie k tomu, že tlak plynu klesá prudšie ako pri izotermickom procese. Na obrázku nižšie adiabat 1-2, prechádzajúci medzi dvoma izotermami, jasne ilustruje to, čo bolo povedané. Plocha pod adiabatom sa číselne rovná práci vykonanej plynom počas jeho adiabatickej expanzie z objemu V 1 , predtým V 2.
Adiabatická kompresia vedie k zvýšeniu teploty plynu, pretože v dôsledku elastických zrážok molekúl plynu s piestom sa ich priemerná kinetická energia zvyšuje, na rozdiel od expanzie, keď sa znižuje (v prvom prípade rýchlosti molekúl plynu). zvyšujú, v druhom klesajú).
Rýchly ohrev vzduchu pri adiabatickej kompresii sa používa v dieselových motoroch.
Rovnica tepelnej bilancie.
V uzavretom (od vonkajších telies izolovanom) termodynamickom systéme zmena vnútornej energie ktoréhokoľvek telesa systému ∆U1 nemôže viesť k zmene vnútornej energie celého systému. teda
Ak žiadne telesá nevykonávajú žiadnu prácu vo vnútri systému, potom podľa prvého zákona termodynamiky nastáva zmena vnútornej energie akéhokoľvek telesa iba v dôsledku výmeny tepla s inými telesami tohto systému: ΔU i = Qi. Vzhľadom na to dostaneme:
Táto rovnica sa nazýva rovnica tepelnej bilancie. Tu Q i- množstvo prijatého alebo odovzdaného tepla i-té telo. Akékoľvek teplo Q i môže znamenať teplo uvoľnené alebo absorbované počas tavenia telesa, spaľovania paliva, vyparovania alebo kondenzácie pary, ak takéto procesy prebiehajú s rôznymi telesami systému, a bude určené zodpovedajúcimi pomermi.
Rovnica tepelnej bilancie je matematický výraz zákon zachovania energie pri prenose tepla.
Vnútorná energia sa môže meniť najmä v dôsledku dvoch rôznych procesov: vykonaním práce A na tele a odovzdaním množstva tepla Q. Výkon práce je sprevádzaný pohybom vonkajších telies pôsobiacich na systém. Keď sa teda napríklad zatlačí piest uzatvárajúci nádobu s plynom, pohybujúci sa piest vykoná na plyn prácu L. Podľa tretieho zákona. Newtonov plyn pôsobí na piest
Prenos tepla do plynu nie je spojený s pohybom vonkajších telies, a preto nie je spojený s vykonávaním makroskopickej práce na plyne (t. j. súvisiacej s celým súborom molekúl, ktoré tvoria telo). . V tomto prípade je zmena vnútornej energie spôsobená tým, že jednotlivé molekuly viac zohriateho telesa skutočne pôsobia na jednotlivé molekuly telesa, ktoré je menej zohriate. Prenos energie prebieha aj prostredníctvom žiarenia. Súhrn mikroskopických (čiže nezachytávajúcich celé telo, ale jeho jednotlivé molekuly) procesov vedúcich k prenosu energie z tela do tela sa nazýva prenos tepla.
Tak ako je množstvo energie prenesenej z jedného telesa na druhé určené prácou A, ktorú na sebe telesá vykonali, množstvo energie prenesenej z telesa na teleso prenosom tepla je určené množstvom tepla Q, ktoré jedno teleso odovzdá ďalší. Prírastok vnútornej energie systému sa teda musí rovnať súčtu práce vykonanej na systéme A a množstva tepla odovzdaného systému.
Tu sú počiatočné a konečné hodnoty vnútornej energie systému. Zvyčajne sa namiesto práce A vykonanej vonkajšími telesami na systéme uvažuje práca A (rovnajúca sa -A) vykonaná systémom na vonkajších telesách. Dosadením -A za A a riešením rovnice (83.1) za Q dostaneme:
Rovnica (83.2) vyjadruje zákon zachovania energie a je obsahom prvého zákona (začiatku) termodynamiky. Dá sa to vyjadriť slovami takto: množstvo tepla odovzdaného systému ide na zvýšenie vnútornej energie systému a na vykonanie práce na vonkajších telesách systémom.
Vyššie uvedené vôbec neznamená, že vnútorná energia systému sa vždy zvyšuje pridaním tepla. Môže sa stať, že napriek prenosu tepla do systému sa jeho energia nezvýši, ale zníži. V tomto prípade podľa (83.2), t.j. systém pracuje jednak vďaka prijatému teplu Q, jednak vďaka vnútornej zásobe energie, ktorej strata sa rovná . Treba si uvedomiť aj to, že veličiny Q a A v (83.2) sú algebraické, čo znamená, že sústava teplo v skutočnosti neprijíma, ale odovzdáva).
Z (83.2) vyplýva, že množstvo tepla Q možno merať v rovnakých jednotkách ako prácu alebo energiu. Jednotkou SI pre teplo je joule.
Na meranie množstva tepla sa používa aj špeciálna jednotka nazývaná kalórie. Jedna kalória sa rovná množstvu tepla potrebnému na zohriatie 1 g vody z 19,5 na 20,5 °C. Tisíc kalórií sa nazýva veľká kalória alebo kilokalória.
Experimentálne sa zistilo, že jedna kalória je ekvivalentná 4,18 J. Preto jeden joul zodpovedá 0,24 kalóriám. Hodnota sa nazýva mechanický ekvivalent tepla.
Ak sú množstvá zahrnuté v (83.2) vyjadrené v rôznych jednotkách, potom sa niektoré z týchto množstiev musia vynásobiť príslušným ekvivalentom. Takže napríklad pri vyjadrení Q v kalóriách a U a A v jouloch by mal byť vzťah (83.2) napísaný ako
V nasledujúcom budeme vždy predpokladať, že Q, A a U sú vyjadrené v rovnakých jednotkách a rovnicu prvého termodynamického zákona napíšeme v tvare (83.2).
Pri výpočte práce vykonanej systémom alebo tepla prijatého systémom je zvyčajne potrebné rozdeliť uvažovaný proces na niekoľko základných procesov, z ktorých každý zodpovedá veľmi malej (v limite, nekonečne malej) zmene parametre systému. Rovnica (83.2) pre elementárny proces má tvar
kde je elementárne množstvo tepla, je elementárna práca a je nárast vnútornej energie systému počas tohto elementárneho procesu.
Je veľmi dôležité mať na pamäti, že a nemožno to považovať za prírastky Q a A.
Akúkoľvek hodnotu zodpovedajúcu elementárnemu procesu A možno považovať za prírastok tejto hodnoty len vtedy, ak hodnota zodpovedajúca prechodu z jedného stavu do druhého nezávisí od dráhy, po ktorej prechod prebieha, t. j. ak hodnota f je a funkciu štátu. Čo sa týka štátnej funkcie, v každom zo štátov môžeme hovoriť o jej „rezerve“. Môžeme napríklad hovoriť o zásobe vnútornej energie, ktorú má systém v rôznych stavoch.
Ako uvidíme neskôr, množstvo práce vykonanej systémom a množstvo tepla prijatého systémom závisí od cesty prechodu systému z jedného stavu do druhého. Preto ani Q ani A nie sú stavové funkcie, takže nemožno hovoriť o množstve tepla alebo práce, ktorú má systém v rôznych stavoch.
Jeden z charakteristické znaky Termodynamické zvažovanie javov spočíva v izolácii jedného telesa od množstva telies, ktoré sú v interakcii, čo sa nazýva skúmaný systém, zatiaľ čo ostatné telesá sa nazývajú vonkajšie prostredie alebo vonkajšie telesá. Pri tejto metóde sa všetka pozornosť venuje zvolenému systému, jeho geometrické hranice sú často zvolené ako podmienené a také, aby boli vhodné na riešenie uvažovaného problému. Predpokladá sa, že systém je v pokoji, takže energetické zmeny v ňom sú úplne redukované na zmenu jeho vnútornej energie. Interakcia s vonkajšími telesami sa uskutočňuje v najvšeobecnejšej forme: energia sa môže prenášať medzi systémom a vonkajšími telesami vo forme tepla a práce.
Obrázok 2.5 schematicky znázorňuje skúmaný systém a vonkajšie telesá II a III. Systém je umiestnený vo valci s dnom a pohyblivým piestom A A. Steny a piest valca nech sú adiabatické a dno valca nech je tepelne priepustné. Potom je samozrejme vybraný systém I v tepelnom kontakte s telesom II (s týmto telesom je možná výmena tepla), zatiaľ čo s telesom III je v mechanickom kontakte (s týmto telesom je možná výmena energie prostredníctvom práce vykonanej pri pohybe piestu ). Šípky na obrázku ukazujú, že elementárne množstvo tepla vstupuje do systému z telesa II, pričom systém vykonávajúci elementárnu prácu na telese III mu odovzdáva energiu. V dôsledku toho dochádza k zmene
vnútorná energia systému Podľa schémy na obrázku 2.5,
Napísaná rovnica vyjadruje prvý termodynamický zákon: množstvo tepla prijatého systémom od okolitých telies ide na zmenu jeho vnútornej energie a na vykonanie práce na vonkajších telesách.
Treba mať na pamäti, že veličiny sú algebraické, všeobecne sa uznáva, že ak systém toto teplo prijíma, a ak systém pracuje na vonkajších telesách, odovzdáva im energiu. Pri interpretácii rovnice (17.1) sa pre zjednodušenie hovorilo, že toto prijaté teplo je dokonalá práca. Vo všeobecnosti však teleso môže teplo odovzdávať a potom buď prijímať energiu prácou.
V systéme uzavretom v adiabatickom obale nie sú procesy sprevádzané výmenou tepla s okolitými telesami; takéto procesy sa nazývajú adiabatické. Pre adiabatické procesy a podľa Posledný výraz znamená nasledovné: práca v adiabatickom procese nastáva v dôsledku straty vnútornej energie. Ak (vonkajšie telesá pracujú na systéme), potom (vnútorná energia systému sa zvyšuje).
Ak je plášť systému tuhý (mechanická izolácia), potom sa mechanická práca pri akýchkoľvek zmenách v systéme rovná nule. Takéto procesy sa nazývajú izochorické (izochorické), u nich sa teda pri izochorických zmenách v systéme mení jeho vnútorná energia len vplyvom vstupného alebo výstupného tepla.
Je potrebné poznamenať ešte jednu vlastnosť rovnice (17.1): existuje rozdiel vo vnútornej energii skúmaného tela, zatiaľ čo množstvá sú elementárne (malé) hodnoty tepla a práce; (pozri obr. 2.5) - elementárne množstvo tepla odovzdaného telesu II do telesa práca telesa I na telese III. V tomto prípade si teleso II môže vymieňať energiu s množstvom iných telies, preto vo všeobecnom prípade nemôže ísť o energetický rozdiel druhého telesa. Pre skúmaný systém je súčasťou, a teda ani nemôže byť celkovým diferenciálom akejkoľvek stavovej funkcie skúmaného systému. Úplným rozdielom nie je ani elementárna práca, ktorá určuje výmenu energie medzi systémom a tretím telesom.
Pri určovaní konečnej zmeny stavu sústavy v dôsledku jej prechodu zo stavu 1 do stavu 2 sa výraz
(17.1) integrovať cez prechodovú čiaru alebo, čo je rovnaké:
Posledná rovnosť vyjadruje prvý termodynamický zákon pre konečné zmeny v systéme. Podľa vyššie uvedeného sú to konečné hodnoty tepla a práce (nie však prírastok niečoho), zatiaľ čo hodnota je prírastok vnútornej energie.
Ako už bolo spomenuté (§ 16, 13), nezávisí, ale závisí od typu procesu (od cesty prechodu systému z počiatočného stavu do konečného stavu). V tomto smere z rovnice (17.2) vyplýva, že závisí aj od typu procesu.
Ak sa pri zmene stavu systému zmení jeho teplota, delením (17.2) dostaneme:
Pomer - určuje tepelnú kapacitu systému. Prechody medzi dvoma stavmi môžu prebiehať tak, že zmena teploty je rovnaká, ale hodnoty pre rôzne prechody budú rôzne (pre rôzne úlohy). Z toho vyplýva, že tepelná kapacita systému (17.3) bude závisieť aj od typ procesu.
Existujú dve formy prenosu energie z jedného telesa do druhého - je to práca niektorých telies na iných a prenos tepla. Energia mechanický pohyb môže byť premenená na tepelnú energiu a naopak. Pri takýchto energetických prechodoch je splnený zákon zachovania energie. Pri aplikácii na procesy uvažované v termodynamike sa zákon zachovania energie nazýva prvý zákon (alebo prvý zákon) termodynamiky. Tento zákon je zovšeobecnením empirických údajov.
Vyhlásenie prvého zákona termodynamiky
Prvý zákon termodynamiky je formulovaný takto:
Množstvo tepla, ktoré sa dodáva do systému, sa vynakladá na výkon práce tohto systému (proti vonkajším silám) a zmenu jeho vnútornej energie. V matematickej forme môže byť prvý zákon termodynamiky napísaný v integrálnej forme:
kde je množstvo tepla prijatého termodynamickým systémom; - zmena vnútornej energie posudzovaného systému; A je práca, ktorú systém vykonáva na vonkajších telesách (proti vonkajším silám).
V diferenciálnej forme je prvý zákon termodynamiky napísaný takto:
kde je prvok množstva tepla, ktoré systém prijíma; - nekonečne malá práca vykonaná termodynamickým systémom; je elementárna zmena vnútornej energie uvažovaného systému. Treba poznamenať, že vo vzorci (2) - elementárna zmena vnútornej energie je totálny diferenciál, na rozdiel od a .
Množstvo tepla sa považuje za kladné, ak systém prijíma teplo a záporné, ak je teplo odvádzané z termodynamického systému. Práca bude väčšia ako nula, ak ju vykoná systém, a práca sa bude považovať za negatívnu, ak ju na systém vykonajú vonkajšie sily.
V prípade, že sa systém vráti do pôvodného stavu, zmena jeho vnútornej energie sa bude rovnať nule:
V tomto prípade, v súlade s prvým zákonom termodynamiky, máme:
Výraz (4) znamená, že stroj na večný pohyb prvého druhu je nemožný. To znamená, že je v zásade nemožné vytvoriť periodicky pracujúci systém (tepelný stroj), ktorý by vykonával prácu, ktorá by bola väčšia ako množstvo tepla prijatého systémom zvonku. Tvrdenie o nemožnosti večného stroja prvého druhu je tiež jednou z možností formulovania prvého termodynamického zákona.
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
| Cvičenie | Koľko tepla () sa odovzdá ideálnemu plynu s objemom V v procese izochorického ohrevu, ak sa jeho tlak zmení o ? Uvažujme, že počet stupňov voľnosti molekuly plynu sa rovná i. |
| Riešenie | Základom riešenia problému je prvý termodynamický zákon, ktorý budeme používať v integrálnej forme: Pretože podľa stavu problému je proces s plynom izochorický (), potom je práca v tomto procese nulová, potom bude mať prvý zákon termodynamiky pre izochorický proces podobu: Zmena vnútornej energie sa určuje pomocou vzorca:
kde i je počet stupňov voľnosti molekuly plynu; - množstvo hmoty; R je univerzálna plynová konštanta. Keďže nevieme, ako sa mení teplota plynu v posudzovanom procese, používame Mendelejevovu-Clapeyronovu rovnicu na nájdenie: Vyjadrime teplotu z (1.4), napíšme vzorce pre dva uvažované stavy sústavy: Pomocou výrazov (1.5) nájdeme: Z výrazov (1.3) a (1.6) vyplýva, že pre izochorický proces možno zmenu vnútornej energie nájsť ako: A z prvého zákona termodynamiky pre náš proces (v ), máme, že:
|
| Odpoveď |  |
PRÍKLAD 2
| Cvičenie | Nájdite zmenu vnútornej energie kyslíka (), ním vykonanú prácu (A) a množstvo prijatého tepla () v procese (1-2-3), ktorý je znázornený na grafe (obr. 1) . Uvažujme, že m 3; 100 kPa; m3; kPa. |
| Riešenie | Zmena vnútornej energie nezávisí od priebehu procesu, keďže vnútorná energia je stavová funkcia. Záleží len na konečnom a počiatočnom stave systému. Preto môžeme napísať, že zmena vnútornej energie v procese 1-2-3 je:
kde i je počet stupňov voľnosti molekuly kyslíka (keďže molekula pozostáva z dvoch atómov, uvažujeme ), je látkové množstvo, . Teplotný rozdiel možno nájsť pomocou stavovej rovnice ideálneho plynu a pohľadom na graf procesu: |
Predstavuje zákon zachovania energie, jeden z univerzálnych prírodných zákonov (spolu so zákonmi zachovania hybnosti, náboja a symetrie):
Energia je nezničiteľná a nevytvorená; z jednej formy na druhú sa môže meniť len v rovnakých pomeroch.
Prvý zákon termodynamiky znie seba postulát- nedá sa to logicky dokázať ani z nič viac odvodiť všeobecné ustanovenia. Pravdivosť tohto postulátu potvrdzuje skutočnosť, že žiadny z jeho dôsledkov nie je v rozpore so skúsenosťou.
Tu je niekoľko ďalších formulácií prvého zákona termodynamiky:
- Celková energia izolovaného systému je konštantná;
- Večný stroj prvého druhu je nemožný (motor, ktorý funguje bez vynaloženia energie).
Prvý zákon termodynamiky určuje vzťah medzi teplom Q, prácou A a zmenou vnútornej energie systému? U:
Zmena vnútornej energie systém sa rovná množstvu tepla odovzdaného systému mínus množstvo práce vykonanej systémom proti vonkajším silám.
dU = δQ-δA (1,2)
Rovnica (1.1) je matematický zápis 1. termodynamického zákona pre konečnú, rovnica (1.2) - pre nekonečne malú zmenu stavu sústavy.
Vnútorná energia je stavová funkcia; to znamená, že zmena vnútornej energie U nezávisí od dráhy prechodu systému zo stavu 1 do stavu 2 a rovná sa rozdielu medzi hodnotami vnútornej energie U 2 a U 1 v týchto stavoch:
U \u003d U 2 - U 1 (1,3)
Treba poznamenať,že nie je možné určiť absolútnu hodnotu vnútornej energie systému; termodynamiku zaujíma iba zmena vnútornej energie počas procesu.
Zvážte aplikáciu prvý zákon termodynamiky na určenie práce vykonanej systémom v rôznych termodynamických procesoch (budeme uvažovať o najjednoduchšom prípade - práci pri expanzii ideálneho plynu).
Izochorický proces (V = konšt.; ?V = 0).
Pretože práca expanzie sa rovná súčinu zmeny tlaku a objemu, pre izochorický proces dostaneme:
Izotermický proces (T = konšt).
Zo stavovej rovnice jedného mólu ideálneho plynu dostaneme:
δA = PdV = RT(I.7)
Integračným výrazom (I.6) od V 1 do V 2 dostaneme
A=RT= RTln= RTln (1.8)
Izobarický proces (P = konšt.).
Qp = ?U + P?V (1,12)
V rovnici (1.12) zoskupujeme premenné s rovnakými indexmi. Dostaneme:
Q p \u003d U 2 -U 1 + P (V 2 - V 1) \u003d (U 2 + PV 2) - (U 1 + PV 1) (1,13)
Predstavme si novú funkciu stavu systému - entalpia H, identicky sa rovná súčtu vnútornej energie a súčinu tlaku a objemu: Н = U + PV. Potom sa výraz (1.13) transformuje do nasledujúceho tvaru:
Qp= H2-H1=?H(1.14)
Tepelný účinok izobarického procesu sa teda rovná zmene entalpie systému.
Adiabatický proces (Q= 0, 5Q= 0).
V adiabatickom procese sa expanzná práca vykonáva znížením vnútornej energie plynu:
A = -dU=C v dT (1,15)
Ak Cv nezávisí na teplote (čo platí pre mnohé skutočné plyny) je práca vykonaná plynom počas jeho adiabatickej expanzie priamo úmerná teplotnému rozdielu:
A \u003d -C V ?T (1,16)
Úloha číslo 1. Nájdite zmenu vnútornej energie počas odparovania 20 g etanol pri jeho bode varu. Špecifické skupenské teplo vyparovania etylalkoholu pri tejto teplote je 858,95 J/g, špecifický objem pár je 607 cm 3 /g (bez ohľadu na objem kvapaliny).
Riešenie:
1 . Vypočítajte výparné teplo 20 g etanolu: Q = q úder m = 858,95 J/g 20 g = 17 179 J.
2 .Vypočítajte prácu na zmene hlasitosti 20 g alkoholu počas jeho prechodu z kvapalného stavu do parného stavu: A \u003d P? V,
kde R- tlak pár alkoholu, rovnajúci sa atmosférickému tlaku, 101325 Pa (pretože každá kvapalina vrie, keď sa tlak jej pár rovná atmosférickému tlaku).
V \u003d V 2 -V 1 \u003d V W -V p, pretože 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. Vypočítajte zmenu vnútornej energie:
U \u003d 17179 J – 1230 J \u003d 15949 J.
Keďže U> 0, následne, keď sa etanol odparuje, dochádza k zvýšeniu vnútornej energie alkoholu.
