ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоемкость . 4.5. Первый закон (начало) термодинамики из "Справочное руководство по физике " В обычно применяемой терминологии термины работа и теплота имеют двоякий смысл. С одной стороны, работа и теплота — это две различные формы передачи энергии, а с другой — меры переданной энергии. Правильнее во втором случае говорить не о совершенной работе или сообщаемом количестве теплоты , а об энергии, переданной, соответствеиио, в форме работы или в форме теплоты. Там, где это не вызывает путаницы, такая краткая терминология применяется и в данном справочном руководстве. [c.138] Телу необходимо сообщать разные количества теплоты для перевода его из одного состояния в другое в зависимости от того, через какие промежуточные состояния оно при этом проходит. Например, для нагревания данной массы газа на At °С в изохорном процессе (И.3.3.4°) требуется меньшее количество теплоты, чем для такого же нагревания в изобарном процессе (11.3.3.3°). Теплота, в отличие от энергии, не является функцией состояния системы, а зависит от процесса изменения этого состояния. [c.138] Теплота и работа являются качественно неравноценными формами передачи энергии. В форме работы передается энергия упорядоченного движения. Если над телом совершается работа, то это может привести к увеличению любого вида энергии данного тела или других тел. Пусть, например, движуш,ийся шар неупруго соударяется со стенкой. После неупругого удара тело останавливается, и вся энергия его упорядоченного движения переходит в изменение внутренней энергии тела и стенки. Происходит переход энергии упорядоченного движения тела в энергию беспорядочного движения частиц. Такой переход энергии является необратимым (П.4.9.3°). [c.139] Если телу передается энергия в форме теплоты, то это увеличивает энергию хаотического теплового движения его частиц и непосредственно приводит только к увеличению внутренней энергии тела. Так, например, при нагревании газа, заключенного в сосуде постоянного объема, возрастают скорости движения молекул газа и увеличивается его внутренняя энергия. [c.139] Для того чтобы при подведении теплоты к телу прои зошло увеличение иных видов энергии, кроме внутренней, необходимо хотя бы частичное преобразование хаотического движения частиц тела в упорядоченное, или, как часто, но не точно говорят, преобразование теплоты в работу . Это происходит в тепловых двигателях (И.4.10.Г, см. также И.4.9.3°). [c.139] Величина, обратная /, 1/7=0,239 кал/Дж, называется тепловым эквивалентом работы. [c.139] Теплоемкость тела зависит от его массы, химического состава, термодинамического состояния тела (И.3.1.2°) и вида того процесса, в котором телу передается энергия в форме теплоты. Для нагреваиия данной массы газа на один градус требуется различное количество теплоты, если нагревание происходит в различных условиях, например при постоянном объеме или при постоянном давлении. Во втором случае требуется большее количество теплоты (И.4.3.Г). [c.140] Из определения теплоемкости следует, что при адиабатном процессе, когда Ар=0, теплоемкость равна нулю. [c.140] При изотермическом процессе (АГ=0) понятие теплоемкости не имеет смысла (С=оо). Так, в условиях кипения жидкости (И.5.3.Г) и плавлеЕШя твердых тел (П.7.4.Г) изменения температуры не происходит (АТ=0) и понятие теплоемкости также не имеет смысла применять. [c.140] Удел 1ная теплоемкость тела не является постоянной величиной, и в таблицах теплоемкостей указываются условия, для которых данные таблицы справедливы. [c.140] Молярной теплоемкостью называется теплоемкость одного моля вещества С =ф, где fi — молярная масса вещества (П. 1.1.7°). [c.140] Изменение внутренней энергии А 7 тела (системы) при переходе из одного состояния в другое равно сумме совершенной над телом работы А и полученного им количества теплоты AQ . [c.141] В этой формулировке первого закона термодинамики учитывается, что существуют две формы передачи энергии — работа и теплота. [c.141] Количество теплоты AQ, которое получено телом (системой), расходуется на изменение внутренней энергии А1У и на работу А системы (тела) против внешних сил (другая формулировка первого закона начала) термодинамики). [c.141] Например, если к газу, заключенному в сосуде под поршнем, подводится некоторое количество теплоты, то оно может быть израсходовано на повышение температуры газа, т. е. на увеличение его внутренней энергии и на работу против внешнего давления р при перемещении поршня из положения 1 в положение 2 (рис. И.3.1). [c.141] При изохорном процессе (П.3.3.4°) количество теплоты AQ идет только на увеличение внутренней энергии газа Аи, AQ=AU. Следовательно, температура газа повышается на АТ. Работу расширения газ не совершает (Л=0). [c.141] При изобарическом процессе (И.3.3.3°) количество теплоты, подводимое к газу, расходуется и на увеличение внутренней энергии и на работу расширения, которую совершает газ против внешнего давления AQ=AU+A. [c.141] Если над газом в адиабатических условиях совершается работа внешних сил, то он сжимается, его. внутренняя энергия увеличивается и происходит нагревание газа. [c.142] Действительно, если в периодически действующем двигателе газ, пар или другое рабочее тело ) совершает круговой процесс (П.4.7.Г), то изменения его внутренней энергии не происходит (11.4.1.3°), Ai/=0 и Л=А (п. 2 ). Работа, совершаемая этим телом, не может превосходить подведенного к нему количества теплоты. [c.142] Задача 1. Киломоль одноатомного газа нагревается на 100 К при постоянном объеме. Найти количество теплоты, сообщенной газу. [c.142] Вернуться к основной статье