Сторінка
1

Внутрішня енергія ідеального газу

ПЛАН

1. Внутрішня енергія ідеального газу

2. Робота газу при зміні його об’єму. Фізичний зміст універсально газової сталої та сталої Больцмана

3. Закон збереження енергії. Перше начало термодинаміки. Адіабатний процес

1. Внутрішньою енергією називається сума кінетичної і потенціальної енергії всіх молекул речовини.

Кінетична енергія – це енергія руху, а потенціальна – це енергія взаємодії. Сума кінетичних і потенціальних енергій всіх молекул речовини називається внутрішньою енергією.

Оскільки в ідеальному газі відсутні сили взаємодії, то це означає, що молекулярно-потенціальна енергія у нього відсутня. Таким чином внутрішня енергія ідеального газу представляє собою тільки суму значень кінетичних енергій хаотичного руху всіх його молекул.

Для одного моля внутрішня енергія буде виражена формулою:

А для довільної маси одноатомного газу:

- для двохатомного газу

- для багатоатомного газу

2. Стискаючи газ ми виконуємо роботу, а під час розширення газу він сам буде виконувати роботу.

(мал. 1)

Якщо газ нагріти від Т1 до Т2, то тиск газу збільшиться і поршень переміститься з положення 1 в положення 2 на відстань в результаті виконаної газом роботи проти зовнішніх сил.

Сила, яка виконує цю роботу, дорівнює добутку тиску на площу.

Оскільки – це зміна об’єму, то маємо або .

Газ виконує роботу тільки тоді коли є зміна об’єму.

Універсальна газова стала чисельно дорівнює роботі, яку виконує моль ідеального газу при його ізобаричному нагріванні на 1 Кельвін.

Стала Больцмана показує скільки роботи припадає в середньому на одну молекулу ідеального газу при ізобаричному нагріванні на один Кельвін

3. Всі процеси, які відбуваються в природі підкоряються закону збереження і перетворення енергії.

Енергія у замкнутій системі і у всіх явищах природи ніколи не зникає і не створюється з нічого, вона лише перетворюється з одного виду в інший або передається від одного тіла до іншого не змінюючись кількісно.

Вічний двигун першого роду неможливий.

Зміна енергії тіла відбувається тільки при виконанні механічної роботи або при теплообміні. Закон збереження енергії є першим всезагальним законом природи і лежить в основі термодинаміки, де його називають першим началом термодинаміки.

Підведення до системи кількість теплоти Q частково іде на збільшення внутрішньої енергії системи і частково на виконання цією системою роботи

Вигляд цього рівняння для ізопроцесів:

Процес в якій-небудь системі, що відбувається без теплообміну з оточуючим середовищем називається адіабатним процесом.

, тоді

З цього випливає, що під час адіабатного процесу система може виконувати роботу тільки за рахунок зменшення своєї внутрішньої енергії.