ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Внутренняя энергия газа. Работа из "Теоретические основы теплотехники " При рассмотрении движения молекул газа было указано, что молекулы находятся в постоянном хаотическом движении. Каждая молекула движется поступательно и при этом вращается следовательно, она обладает кинетической энергией поступательного и вращательного движений. Но это не вся энергия, которой обладает молекула. Атомы, образующие молекулу, совершают колебательные движения эти колебания атомов составляют энергию молекулы, называемую энергией внутримолекулярных колебаний. [c.55] Наконец, если рассматривается реальный газ, то каждая молекула, помимо перечисленных уже видов энергия, обладает еще потенциальной энергией, зависящей от сил сцепления между молекулами. [c.55] Сумма перечисленных четырех видов энерг1-[и молекулы, взятая для всех молекул, составляющих газ, определяет внутреннюю тепловую энергию газа, или, как ее просто называют, внутреннюю энергию газа. Обозначается она и для 1 кг, U для Мкг и ц.и для 1 кмоля газа. [c.55] В 1-2 было указано, что температура есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа. Более подробное изучение поведения молекул газа показывает, что между поступательным и вращательным движениями имеется вполне определенная зависимост1з, вследствие чего температура газа определяет и вращател] -ное движение молекул. Третий вид энергии молекул — энергия внутримолекулярных колебаний — также определяется температурой. Таким образом, сумма перечисленных трех видов энергии молекул зависит только от т е м-пературы газа. Четвертый вид энергии — потенциальная энергия, обусловленная силами сцепления, — зависит для данного газа от того, насколько молекулы находятся близко друг к другу, т. е. от того, какой удельный объем при данной температуре занимает 1 кг газа, или, иначе, под каким давлением при данной температуре находится газ. [c.55] Из сказанного видно, что сумма четырех составляющих энергии всех молекул реального газа, т. е. внутренняя энергия его, зависит от температуры и удельного объема или от температуры и давления. [c.56] В технической термодинамике приходится интересоваться не абсолютным значением внутренней энергии, а лишь изменениями ее, и поэтому безразлично, какому состоянию газа приписать нулевое значение этой величины. Обычно принято это значение внутренней энергии придавать состоянию газа либо при абсолютном нуле, либо при нормальных условиях. [c.56] Сделанное выше определение внутренней энерги1г относится к так называемым физическим изменениям состояния газа, т. е. к таким, в которых сама молекула рассматриваемого газа не претерпевает изменений. Если рассматривать процессы, в которых происходят и химические реакции, т. е. такие процессы, в которых происходят изменения состава молекулы, то к внутренней тепловой энергии пришлось бы присоединять и химическую энергию тела (или системы тел). В последние годы используются процессы, в которых происходят изменения внутри ядер атомов, образуюш,их молекулу. В этом случае в величину внутренней энергии включается ивнутриядерная энергия. [c.56] В настоящей книге рассматриваются только физические процессы изменения состояния, поэтому псд внутренней энергией мы понимаем только сумму перечисленных выше четырех видов энергии молекул. [c.56] Очевидно, площадь 1-2-3-4-1 на рис. 2-4, образованная кривой процесса, осью абсцисс и крайними ординатами, измеряет работу расширения в процессе 1-2. Площадь эту можно измерить особым прибором, который называется планиметром. Для ряда случаев ее можно подсчитать и математическим путем. [c.59] В описанном случае расширения газа работа совершается против внешних сил, и поэтому ее часто называют работой. [c.59] Чтобы вычислить полученный интеграл, нужно знать зависимость р = f v), которая определяет характер изменения давления газа при увеличении объема, т. е. то, что мы ранее называли путем процесса. [c.59] Если бы газ перешел из состояния 1 в состояние 2 не тем путем, который представлен на рис. 2-4, а другим, зависимость изменения давления от пути была бы иной, а следовательно, и работа газа между теми же начальной и конечной точками была бы также другой. [c.59] Тем же интегралом, как это видно из формулы (2-3), измеряется и работа газа на пути 1-2. Отсюда и вытекает установленное свойство площади под кривой процесса в диаграмме pv. [c.59] Выведенное положение о площади под кривой процесса объясняет, почему для графических изображений процессов выбрана диаграмма с координатами р и и оно же наглядно иллюстрирует зависимость работы газа от пути процесса. Действительно, если между двумя точками (двумя o tosl-ниями) происходит ряд процессов, причем пути процессов различны, то работа газа в этих процессах различна, о чем можно судить по площадям, образуемым в диаграмме pv каждой из кривых, осью абсцисс и крайними ординатами. [c.59] Вернуться к основной статье