"Первый закон термодинамики для изопроцессов"

Первый закон термодинамики для изопроцесоов

Повторение

• Ізопроцессы в газах:
• 1. Изотермический (температура газа не изменяется)
• T=const P 1 V 1 =P 2 V 2 (Закон Бойля-Мариотта)
• 2. Изобарный (давление газа не изменяется)

• P=const (Закон Гей-Люссака)
• 3. Ізохорный процесс (объём газа не изменяется)
• V=const (Закон Шарля)

Изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа

• ∆ U – изменение внутренней енергии (Дж)
• ∆ T – изменение температуры (К)
• Внутренняя энергия изменяется только тогда, когда изменяется температура газа (при неизменной массе)

Работа газа:

• Если давление газа не изменяется, то работа вычисляется по формуле:
• А=p∆V=p(V 2 -V 1 )
• Если объём газа не изменяется, то работа газа равна нулю. А=0

• Работа газа численно равна площади под графиком в координатах p(V)

Первый закон термодинамики

• Количество теплоты, переданное газу, идёт на изменение внутренней енергии и на выполнение работы.

Q=∆U+A

Q – количество теплоты (Дж)

∆ U – изменение внутренней энергии (Дж)

A – работа (Дж)

Первый закон термодинамики для изотермического процесса

• Изотермический процесс – это процесс, при котором температура газа не изменяется.
• Внутренняя энергия изменяется только тогда, когда изменяется температура газа.
• Если температура газа не изменяется, то ∆U =0
• Первый закон термодинамики Q=∆U+A

• значит, для изотермического процесса:
• Q=A
• Вся переданная газу теплота идет на выполнение работы

Первый закон термодинамики для изохорного процесса

• Изохорный процесс - это процесы, во время которого объм газа не изменяется.
• Если объем газа не изменяется, то работа газа равна нулю. А=0

• Значит, для изохорного процесса:
• Q=∆U
• Вся переданная газу теплота идет на увеличение внутренней энергии

Первый закон термодинамики для изобарного процесса

• Изобарный процесс – это процесс, во время которого давление газа не изменяется

• Первый закон термодинамики для изобарного процесса
• Q=∆U+A

Задача 1

• При изохорном нагревании газ получил количество теплоты 2 кДж. На сколько изменилась его внутренняя энергия?

• решение на следующем слайде

Q=2 кДж Изохорный процесс ∆U-?

• Изохорный процесс - это процесс, во время которого объём газа не изменяется.
• Если объём газа не изменяется, то работа газа равна нулю. А=0

• Значит, для изохорного процесса:
• Q=∆U=2 кДж

• И, учитывая, что газу передали 2 кДж теплоти, то его внутрення енергия увеличилась на 2 кДж

Задача 2

• При изобарном нагревании 40 г кислорода его температура увеличилась на 80 К.
• Найти:
• 1) Изменение внутренней энергии кислорода
• 2) Выполенную кислородом работу
• 3) Переданное кислороду количество теплоты

• Решение на следующем слайде

m=40 г=40·10 -3 кг M(O)=16 г/моль=16·10 -3 кг/моль ∆Т=80 К

• 1) Найдем изменение внутренней энергии:

• 2) Запишем формулу работы газа
• А=p∆V=p(V 2 -V 1 )
• По данной формуле считать не можем, так как не хватает данных

• Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

• Учитывая, что по условию объём и температура газа изменяеется, а давление не изменяется (изобарный процесс), можем записать:

• Формула работи газа:

А=p∆V

Значит, сделаем замену:

• 3) Осталось найти количество теплоты, переданное кислороду Q
• изобарный процесс – это процесс, во время которого давление газа не изменяется
• Первый закон термодинамики для изобарного процесса

• Q=∆U+A=2493 +1662=4155 Дж

Задачи для самостоятельного решения

• 1. Во время изотермического процесса газа было передано 18 МДж тепла. Найти изменение внутренней энергии газа и выполненную газом работу.

• 2. Гелий массой 240 г изобарно нагрели от 25 0 С до 75 0 С. Найти изменение внутренней энергии гелия, виполненную гелием работу и переданное гелием количество теплоты.