Fizika_Ekzamen_vip

30)Уравнение состояния идеального газа.

Состояние данной массы газа полностью определено, если известны его давление, температура и объем. Эти величины называют параметрами состояния газа. Уравнение, связывающее параметры состояния, называют уравнением состояния.

Для произвольной массы газа состояние газа описывается уравнением Менделеева—

Клапейрона:

PV = ν RT

где R — универсальная газовая постоянная (R=8,31Дж/(моль*К)).

Физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что она показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном расширении при нагревании на 1 К.

Уравнение Менделеева—Клапейрона показывает, что возможно одновременное изменение трех параметров, характеризующих состояние идеального газа. Однако многие процессы в газах, происходящие в природе и осуществляемые в технике, можно рассматривать приближенно как процессы, в которых изменяются лишь два параметра.

31)Изохорный, изобарный и изотермический процессы.

Изопроцессы — равновесные процессы, в которых один из основных параметров сохраняется.

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС

Для изобарного процесса в идеальном газе справедлив закон Гей-Люссака: при постоянном давлении объем данной массы газа прямо пропорционален его термодинамической температуре:

A

или A

.

A

Работа газа при изобарном расширении:

A .

Изменение внутренней энергии:

A

Количество полученного тепла в соответствии с первым началом термодинамики:

A	.
Молярная теплоемкость при изобарном процессе:
A	.
ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС

Изохорный процесс в идеальном газе описывается законом Шарля:

при постоянном объеме давление данной массы газа прямо пропорционально его термодинамической температуре:

A или A .

A

Работа газа при изохорном процессе равна нулю: A=0.

Все полученное тепло идет на изменение внутренней энергии в соответствии с первым началом термодинамики:

A .

Молярная теплоемкость при изохорном процессе:

A

.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Изотермический процесс в идеальном газе подчиняется закону Бойля - Мариотта:

для данной массы газа при неизменной температуре произведение значений давления и объема есть величина постоянная:

A

или A

.

A

Работа газа при изотермическом расширении:

A . Изменение внутренней энергии при изотермическом процессе равно нулю:

A.

Все полученное тепло идет на совершение работы в соответствии с первым началом термодинамики:

A

.

32)Внутренняя энергия и работа идеального газа, первый закон термодинамики.

Для идеального газа принебрегают потенциальной энергией, поэтому внутренняя энергия представляет собой сумму кинетических энергий теплового движения.

U = NEтепл.	(1) = N i kT = ν i kNAT = i ν RT = i mRT
	2	2	2	2 M

ν = N = m NA M

k = R NA

= i mRT

U

2 M

Внутренняя энергия газа - функция состояния, т.е. она зависит только от начального и конечного положения процесса и не зависит от вида процесса.

Изменение внутренней энергии по замкнутому контуру равно нулю.

Первый закон термодинамики.

Теплота, полученная неизолированной системой расходуется на изменение внутренней энергии и работу системы против внешних сил.

Qполуч = U + A

33)Первый закон термодинамики при изохорном, изобарном и изотермическом процессах.

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС

Работа газа при изобарном расширении:

A .

Изменение внутренней энергии:

A

Количество полученного тепла в соответствии с первым началом термодинамики:

A	.
Молярная теплоемкость при изобарном процессе:
A	.

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС

Работа газа при изохорном процессе равна нулю: A=0.

Все полученное тепло идет на изменение внутренней энергии в соответствии с первым

началом термодинамики:

A .

Молярная теплоемкость при изохорном процессе:

A .

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Работа газа при изотермическом расширении:

A . Изменение внутренней энергии при изотермическом процессе равно нулю:

A.

Все полученное тепло идет на совершение работы в соответствии с первым началом

термодинамики:

A

.

34)Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.

Для идеального газа принебрегают потенциальной энергией, поэтому внутренняя энергия представляет собой сумму кинетических энергий теплового движения.

U = NEтепл.	(1) = N i kT = ν i kNAT = i ν RT = i mRT
	2	2	2	2 M

ν = N = m NA M

k = R NA

= i mRT

U

2 M

Внутренняя энергия газа - функция состояния, т.е. она зависит только от начального и конечного положения процесса и не зависит от вида процесса.

Изменение внутренней энергии по замкнутому контуру равно нулю.

35)Работа идеального газа при изохорном, изобарном и изотермическом процессах.

36)Теплоемкости CP и CV. Уравнение Майера.

Теплоемкость вещества - физическая величина, равная отношению теплоты, сообщаемой телу к изменению температуры тела.

C* = δQ dT

Теплоемкость зависит от массы вещества, его химического строения, а также от вида процесса.

Молярная теплоемкость — количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моль вещества на 1 К.

Удельная теплоемкость — это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 К.

Cм = Cν*

cуд = C* m

Связь между молярной теплоемкостью при постоянном давлении и объеме:

C		= i + 2			R	P = const	Q = U + A
							P
	MP	=	i	2 → CP = CV + R		V = const	QV = U
CMV			2	R			QP > QV

где γ — показатель адиабаты (коэффициент Пуассона).

CP = CV + R

Это уравнение Майера для одного моля газа.

Из этого следует, что физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что R – численно равна работе, совершаемой одним молем газа при нагревании на один градус в изобарическом процессе.

Используя это соотношение, Роберт Майер в 1842 г. вычислил механический эквивалент теплоты: 1 кал = 4,19 Дж.

37)МКТ теплоемкости. Теплоемкость и степени свободы.

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ГАЗОВ Как показано в молекулярно-кинетической теории на каждую поступательную или

вращательную степень свободы каждой микрочастицы приходится энергия равная

A	=	1	kT	(закон равномерного распределения энергии по степеням свободы).
E(1)		2

Микрочастицы (молекулы, атомы), из которых состоит газ, могут совершать, в общем случае, три типа движений: поступательное, вращательное, колебательное.

•	Одноатомный газ(He1) является М.Т., совершает только поступательное движение в
	трех направлениях i=3^E(1) = 3 kT
	2
•	Двуатомный газ (О2) является твердым телом, но третье вращение недоступно для него,
	т.к. имеет форму штанги, а значит имеет i=3пост+2вращ=5 E(1) = 5 kT
	2
•	Двуатомный газ с колебаниями (колебания происходят за счет потенциальной и
	кинетической энергии) i=3пост+2вращ+2колебат=7 E(1) = 7 kT
	2
•	Трехатомный газ (СО2) твердое тело i=3пост+3вращ=6 E(1) = 6 kT
	2
•	Трехатомный газ с колебаниями (колебания происходят за счет потенциальной и
	кинетической энергии) i=3пост+3вращ+3*2колебат=12 E(1) = 12 kT
	2

Про внутреннюю энергию можно найти в 32 билете.