Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛР2.1.doc
Скачиваний:
58
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
266.75 Кб
Скачать

10

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра физики и химии

Лабораторная работа № 2.1 Определение коэффициента Пуассона методом адиабатного расширения и сжатия

(учебно-методическое пособие)

Составил доц. Харин Г.Г., Утверждено на заседании кафедры

29 сентября 2011 г., протокол № 2

Одесса - 2011

1.Теоретическая часть

1.1 Первый закон термодинамики

Все термодинамические процессы совершаются в соответствии с законом сохранения и превращения энергии (первый закон термодинамики):

Теплота dQ, сообщаемая термодинамической системе в процессе теплообмена ,идёт на совершение работы dA против внешних сил и на изменение внутренней энергии системы dU

(1.1)

Теплота dQ есть мера переданной системе энергии хаотического движения молекул , которая приводит к изменению температуры системы dT :

(1.2)

где M- масса системы, µ -масса одного моля вещества, CP - молярная теплоёмкость вещества при изобарном процессе (P=const ).

Молярная теплоёмкость численно равна количеству теплоты, необходимому для нагревания одного моля вещества на один Кельвин.

Элементарная работа, совершаемая газом против внешних сил, равна

(1.3)

где Р- внешнее давление, а dV - изменение объёма газа.

Внутренняя энергия термодинамической системы равна сумме кинетической энергии хаотического движения молекул (атомов) и потенциальной энергии взаимодействия между ними и является функцией состояния термодинамической системы U=U(T,V). В идеальном газе взаимодействием молекул можно пренебречь, поэтому внутренняя энергия идеального газа зависит лишь от температуры U=U(T):

(1.4)

где CV - молярная теплоёмкость при изохорном процессе (V=const).

Изменение внутренней энергии идеального газа пропорционально изменению его температуры:

(1.5)

Распределение тепла, сообщаемого системе на выполнение работы и изменение внутренней энергии, зависит от вида процесса.

При изотермическом процессе (T=const, dT=0, dU=0), следовательно всё тепло , сообщённое системе, идёт на совершение работы:

(1.6)

При изохорном процессе (V=const, dV=0, dA=0), следовательно всё тепло , сообщённое системе, идёт на изменение внутренней энергии системы:

(1.7)

При изобарном процессе (P=const)

(1.8)

1.2. Теплоёмкость газа при различных изопроцессах

Теплоёмкость газа зависит от того , какой процесс совершается над газом.

При изотермическом процессе ( T=const , dT=0)

При изохорном процессе теплота идёт только на изменение внутренней энергии газа, поэтому

При изобарном процессе

Здесь мы воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона PV=RT, из которого (при P=const) следует PdV/dT=R. Примая во внимание приведенное выше выражение для изохорной теплоемкости, получим формулу Майера:

(1.9)

Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении больше его теплоемкости при постоянном объеме на величину универсальной газовой постоянной. Это связано с тем, что в изохорном процессе тепло идёт только на нагрев газа (увеличение его внутренней энергии), а при изобарном процессе тепло, подводимое к газу, расходуется не только на его нагрев, но и на совершение работы против внешних сил.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]