termodinamika

Основные понятия термодинамики.
Раздел физики, в котором изучаются свойства тел (теория тепловых процессов) в котором не
учитывается молекулярное строение вещества, называется термодинамикой.
 Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетической энергии
всех молекул и потенциальных энергии взаимодействия всех молекул друг с другом.
Внутренняя энергия одноатомного газа равна:
3 m
Дж
RT m - масса, М – молярная масса, R = 8,3
U=
, T - абсолютная температура
2M
моль  0 К

Количество теплоты – внутренняя энергия, которая тело получает или теряет при
теплообмене.
Q – Количество теплоты. Единица измерения – 1 Дж.
Q – количество теплоты, необходимое для нагревания тела равна :
Q = cm(t2 – t1);
где с – удельная теплоёмкость ( количество теплоты,
необходимое для нагревания 1 кг вещества на 10С)
При остывании тела выделяется количество теплоты.
Количество теплоты, необходимое для парообразования равна:
Q = mL
где L – это удельная теплота парообразования ( количество теплоты
необходимое, для превращения в пар 1 кг жидкости при температуре кипения). При конденсации
выделяется такое же количество теплоты.
Количество теплоты, необходимое для плавления вещества равна:
Q=mλ
где λ –удельная теплота плавления (количество теплоты, необходимое
для плавления 1 кг твердого тела при температуре плавления.).При кристаллизации выделяется
такое же количество теплоты.
Q = mq Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива,
Q = mq
где q – удельная теплота сгорания топлива (количество теплоты,
выделенное при сгорании 1 кг топлива)
 Уравнение теплового баланса: При теплообмене количество теплоты отдаваемое
более нагретым телом, взятое по модулю , равна количеству теплоты , получаемому
более холодным телом.
Р
 Работа газа равна: А = р ( V2 – V1) или
А = ν R (T2 – T1);
р 1
2
Работа газа при расширении от объёма V1 до V2 численно
V
равна площади заштрихованной фигуры.
V1
V2

Первый закон термодинамики: Количество теплоты, переданное
системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение
работы.
Q = ΔU + A
ΔU- изменение внутренней энергии, А – работа газа над внешними
телами.
A = - АI , где АI – работа внешних сил.
I закон термодинамики для Т – const : Q = A; так как ΔU = 0.
Для V = const: Q = ΔU; так как A = 0.
Для Р = const: Q = ΔU + A.
1

Адиабатный процесс – процесс изменения состояния газа при отсутствии теплообмена,
т.е. Q = 0.
I закон термодинамики для адиабатного процесса: ΔU = - A, так как Q = 0.
 Тепловые двигатели – это устройства, которые преобразуют внутреннюю энергию тела в
механическую. Примеры: Двигатели внутреннего сгорания, реактивный двигатель, паровая
турбина.
Любая тепловая машина содержит нагреватель, рабочее
тело, холодильник. Рабочим телом является пар или газ,
которые совершают работу при расширении. Нагреватель –
это тело, от которого получают
Q1 теплоту.
Холодильник – это тело, которому рабочее тело передает
часть теплоты Q2 , полученной от нагревателя.
Нагреватель
Т1
Рабочее
тело
A= Q1 – |Q2|
Холодильник Т2
Q2- количество теплоты, отданное холодильнику.
где Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя.
КПД теплового двигателя:
η=
Максимальное значение к.п.д. равен:
η=
А Q1  | Q2 |

;
Q1
Q1
Т1  Т 2
;
Т1
Т1 – температура нагревателя, Т2 – температура холодильника.

Второй закон термодинамики: Количество теплоты передается всегда от более нагретого
тела к менее нагретому.

Теплопередача – изменение внутренней энергии без совершения работы.
теплопроводность
Непосредственный обмен
кинетической энергией между
хаотически движущимися
частицами
взаимодействующих тел или
частиц одного тела.
Виды теплопередачи
конвекция
Перенос энергий потоками
жидкости или газа. ( теплые
потоки идут вверх, холодные
вниз.
излучение
Перенос энергии
электромагнитными волнами.
(возможен в вакууме)
2