В занятии 37 говорилось о том, что тепло, сообщённое идеальному газу, находящемуся в сосуде под поршнем, идёт на увеличение его внутренней энергии и на совершение газом работы против внешних сил (первый закон термодинамики):
Этот закон строго применим для идеального газа, находящегося в состоянии термодинамического равновесия (когда температура и давление одинаковы во всех частях объёма сосуда).
На следующем рисунке показана зависимость давления от объёма идеального газа.
Каждая точка графика соответствует равновесному состоянию газа при его переходе из начального равновесного состояния 1 в конечное равновесное состояние 2. Переход газа из одного равновесного состояния в другое называется процессом.
Процесс, состоящий из равновесных состояний называется равновесным или квазистатическим. Равновесный процесс является обратимым, то есть он может быть проведён в обратном направлении (от равновесного состояния 2 к состоянию 1).
Всякий реальный процесс связан с отклонением от равновесного, но чем медленнее он протекает, тем меньше его отклонение от равновесного.
При малом изменении объёма газа совершается малая работа
На рисунке она изображена малой заштрихованной площадью.
При увеличении объёма газа от начального до конечного совершённая газом работа численно равна всей заштрихованной площади.
Если газ переходит из состояния 1 в состояние 2 через другие промежуточные состояния (если график перехода другой), то он совершает другую работу (согласно рисунка, меньшую работу).
Таким образом, совершаемая газом работа зависит от характера процесса его перехода из состояния 1 в состояние 2.
При адиабатном расширении газа из состояния 1 давление падает быстрее, чем при изотермическом расширении, так как при адиабатном расширении температура газа уменьшается. Поэтому график адиабаты при расширении газа идёт ниже графика изотермы.
Если газ сжимать из состояния 1, то график адиабаты пройдёт выше графика изотермы из - за повышения температуры газа при адиабатном сжатии.
Подумайте над решением следующих задач:
Какую работу совершил моль идеального одноатомного газа при изобарическом нагревании, если его плотность уменьшилась в 2 раза? Начальная температура газа 300 К. Ответ: 2,5 кДж
При адиабатном расширении 1 кг азота совершена работа 300 Дж. На сколько градусов изменилась при этом температура газа? Ответ: понизилась на 0,4 К
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: задачи 1 - 3 к занятию 37
Следующая запись: задачи 1 - 4 к занятию 38
Занятие 36. Основы термодинамики.
Ссылки на занятия по другим темам даны в Занятии 1.