§ 3.3. Работа газа при изменении его объема

Если газ расширяясь, передвигает поршень на расстояние ∆l (рис. 6.1), то производит над ним работу

.

Работа при расширении газа положительна (∆V > 0), работа при сжатии – отрицательна (∆V < 0):

.

Эта формула справедлива при любом изменении объема твердых, жидких и газообразных тел.

Изменение давления газа при его расширении задается на рисунке произвольной кривой (рис. 6.2).

p

S

∆l

Рис. 6.1

p

0

V

1

2

V₁

V₂

∆V

Рис. 6.2

p

S

∆l

Рис. 6.1

p

0

V

1

2

V₁

V₂

∆V

Рис. 6.2

Полная работа, совершаемая газом при расширении от объема V₁ до объема V₂, определяется площадью, ограниченной осью абсцисс, кривой p(V) и прямыми V₁ и V_2.

§ 6.4. Круговой процесс (цикл).

Термодинамические циклы — круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия), совпадают. Термодинамические циклы являются моделями процессов, происходящих в реальных тепловых машинах для превращения тепла в механическую работу.

Обратимый процесс – процесс, который может происходить как в прямом, так и в обратном направлении. При этом если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовлетворяющий этим условиям, является необратимым. Обратимые процессы – это идеализация реальных процессов.

А

2

1

b

а

V

V₁

V₂

p

б)

0

Рис. 6.3

А

а

b

p

V

0

1

2

V₁

V₂

а)

А

2

1

b

а

V

V₁

V₂

p

б)

0

Рис. 6.3

А

а

b

p

V

0

1

2

V₁

V₂

а)

§ 6.5. Теплоемкость удельная и молярная

Теплоемкость – физическая величина, численно равная отношению количества теплоты ∆Q, сообщаемого телу, к изменению температуры ∆T тела в термодинамическом процессе:

.

Единица теплоемкости: джоуль на кельвин (Дж/К).

Удельная теплоемкость – величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 кг вещества на 1 K:

.

Единица удельной теплоемкости: джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кг ∙ К)).

Молярная теплоемкость – величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 моль вещества на 1 K:

,

где v – количество вещества.

Единица молярной теплоемкости: джоуль на моль-кельвин (Дж/(моль∙K)).

Связь между удельной и молярной теплоемкостями

.

Различают теплоемкости – удельную и молярную – при постоянном объеме (c_v и C_v ) и постоянном давлении (c_p и C_v),если в процессе нагревания вещества его объем или давление поддерживаются постоянными.

• Молярная теплоемкость при постоянном объеме

;

при постоянном давлении

где i – число степеней свободы; R – молярная газовая постоянная.

Газ	i	cp	cv
Одноатомный	3
Двухатомный	5
Многоатомный	6

_{Уравнение} Майера ; C_p всегда больше C_v на величину молярной газовой постоянной. Это объясняется тем, что при нагревании газа при постоянном давлении требуется еще дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, так как постоянство давления обеспечивает увеличение объема газа.