Внутренняя энергия газа и ее определение

Внутренняя энергия газа и ее определение 31 [c.31]

Уравнения первого закона термодинамики для закрытой термомеханической системы, полученные в 2 главы IV, характеризуют распределение подведенной к газу (или отведенной) теплоты между внутренней энергией его и совершенной им работой. В общем случае это распределение имеет незакономерный характер, т. е. доли теплоты, расходуемые на работу и внутреннюю энергию, при протекании процесса меняются в любых отношениях такие незакономерные процессы не поддаются изучению. В термодинамике изучаются процессы, подчиненные определенной закономерности. [c.50]

Из определения внутренней энергии газа вытекает, что каждому состоянию газа соответствует определенное значение внутренней энергии. Это означает, что внутренняя энергия представляет собой однозначную функцию состояния газа, т. е. однозначную функцию любых двух независимых параметров, определяющих это состояние. Поэтому изменение внутренней энергии в каком-либо процессе не зависит от характера процесса, а однозначно определяется конечным состоянием газа. Например, в процессах а, Ь, с (рис. 1), где начальные и конечные состояния газа одинаковы, одинаковыми будут и изменения удельной внутренней энергии и = f (р, Т) [c.20]

Так как изменение внутренней энергии идеального газа зависит только от начальной и конечной температур газа в процессе, то последнее выражение применимо для определения изменения внутренней энергии также и для всех других термодинамических процессов, в которых изменяется объем. Таким образом, какой бы процесс ни совершался с изменением температуры от Tj до Т , изменение внутренней энергии идеального газа во всех этих процессах будет одинаковое, равное изменению его внутренней энергии в процессе при постоянном объеме при том же изменении температур, т. е. [c.57]

Внутренняя энергия U является экстенсивным свойством газа, т. е. зависит от его массы (в противоположность свойствам, не зависящим от массы и называемым интенсивными). Поэтому для большей определенности внутреннюю энергию газа обычно относят к единице массы (1 кг). Такая удельная внутренняя энергия обозначается буквой и. Таким об-бразом, если масса рассматриваемого газа равна М кг, то [c.17]

Сделанное выше определение внутренней энергии 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 которые происходят и химические реакции, т. е. такие процессы, в которых происходят изменения состава молекулы, то к внутренней тепловой энергии пришлось бы присоединить и химическую энергию тела (или системы тел). В последние годы используются процессы, в которых происходят изменения внутри ядер атомов, образующих молекулу. В этом случае в величину внутренней энергии включается и внутриядерная энергия. [c.64]

Поскольку в общем случае внутренняя энергия газа является функцией двух основных параметров, а каждому состоянию соответствует вполне определенное их значение, то, следовательно, для каждого состояния газа будет характерна своя однозначная, вполне определенная величина внутренней энергии и, т. е., иначе говоря, и — это также функция состояния газа, и разность внутренних энергий для двух каких-либо состояний рабочего тела или системы тел не будет зависеть от того, каким путем это рабочее тело или система тел будет переходить из первого состояния во второе. Математически разность внутренних энергий для двух состояний рабочего тела записывается так — /] = Аи, где Аи обычно называют изменением внутренней энергии, единица измерения которой, отнесенная к 1 кг газа, будет Дж/кг. [c.22]

Соотношение (1.3) справедливо для обратимого цикла Карно и не зависит от совершаемой работы Таким образом, термодинамическая температура обладает тем свойством, что отношения величин Т определяются характеристиками обратимой тепловой машины и не зависят от рабочего вещества. Для окончательного определения величины термодинамической температуры необходимо приписать некоторой произвольной точке определенное численное значение. Это будет сделано ниже. Одним из простейших рабочих веществ может служить идеальный газ, т. е. газ, для которого и произведение РУ, и внутренняя энергия при постоянной температуре не зависят от давления. Следующим шагом будет доказательство того, что температура, удовлетворяющая соотношению (1.3), на самом деле пропорциональна температуре, определяемой законами идеального газа. [c.17]

В классическом случае (Л- 0) скачок АС/ равен нулю, т. е. парадокс Эйнштейна не имеет классического аналога. Это обусловлено независимостью внутренней энергии классического идеального газа от его плотности NjV. В отличие от и плотность внутренней энергии этого газа u=UIV зависит от плотности газа и поэтому испытывает скачок при переходе от смешения близких газов к смешению тождественных газов. Это убедительно показывает, что парадоксы Гиббса и Эйнштейна не связаны с дискретностью различия смешиваемых газов в противном случае получалось бы, что для определения изменения внутренней энергии идеального газа непрерывный переход к тождественным газам допустим, а для определения изменения плотности его внутренней энергии такой переход противоречит законам физики. [c.326]

В задачу анализа трех стадий получения перегретого пара входят установление для каждой из стадий особенностей начального и конечного состояний вещества, изменения удельных калорических параметров Аы, АЛ, А и определение удельного количества теплоты. При этом следует иметь в виду, что для реального газа выражением (1.83) пользоваться нельзя, т. е. Аи vm t, так как удельная внутренняя энергия реального газа зависит не только от температуры, но и от объема. [c.62]

При попадании на другие тела энергия излучения частично поглощается ими, частично отражается и частично проходит сквозь тело. Процесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию поглощающего тела называется поглощением. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию всех длин волн в интервале от 0 до оо, т. е. имеют сплошной спектр излучения. Газы испускают энергию только в определенных интервалах длин волн селективный спектр излучения). Твердые тела излучают и поглощают энергию поверхностью, а газы — объемом. [c.229]

Здесь Е — внутренняя энергия, складывающаяся в случае многоатомного газа из энергии поступательного Е , вращательного в и колебательного Ек движений молекул (предполагается, что нет процессов диссоциации, ионизации и др.). В газовой динамике предполагают, что газ совершенный, а теплоемкость обычно считают постоянной, что справедливо в определенном диапазоне температур, когда можно не учитывать колебательную энергию. В этом случае для двухатомных газов (воздух обычно рассматривают как смесь кислорода и азота) Е = Е + Е = [c.114]

Поскольку в данном состоянии величина внутренней энергии будет строго определенной, она также может являться характеристикой состояния тела, т. е. быть параметром состояния. В отличие от удельного давления, температуры и удельного объема, которые называют термическими параметрами, внутренняя энергия названа калорическим параметром. Внутренняя энергия реального вещества зависит как от температуры, так и от давления. В частном случае, для идеального газа, у которого отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, внутренняя энергия определяется только движениями самих молекул, т. е. будет являться функцией одной температуры. Это следует из самого определения температуры, которая, как известно, является функцией средней кинетической энергии движения молекул. [c.45]

В каждом состоянии газ обладает вполне определенным запасом внутренней энергии, поэтому сама внутренняя энергия характеризует его состояние, т. е. является параметром состояния. Внутренняя энергия 1 кг газа обозначается буквой ы и в системе СИ измеряется в Дж/ кг используется также внесистемная единица ккал/кг, между ними существует соотношение [c.27]

При рассмотрении параметров состояния р, v и Т было показано, что каждому состоянию газа присущи вполне определенные значения этих параметров. При этом, если, например, известны значения р и Т, то значение v может быть определено по характеристическому уравнению. В настоящем параграфе показано, что каждому состоянию газа присуще и вполне определенное значение внутренней энергии. Эго обстоятельство дает основание причислить величину и к той же категории величин, что р, u и Т, т. е. к числу параметров состояния газа. [c.64]

Для определения свободной энергии смеси нужно знать ее внутреннюю энергию и энтропию. Попытаемся найти прежде всего энтропию смеси двух идеальных газов. Для этого необходимо знать прежде всего энтропию каждого газа в отдельности. Затем мы смешаем оба газа каким-либо обратимым процессом и определим таким образом разность между энтропией смеси и суммой энтропий обоих газов, взятых по отдельности. [c.109]

В идеальном газе силы сцепления между молекулами отсутствуют, следовательно, нет и потенциальной энергии, которая обусловлена наличием сил сцепления. Поэтому для идеального газа внутренняя энергия представляет собой функцию, только температуры газа и только ею и определяется. Формулы для определения внутренней энергии даны в 3.1. [c.22]

Теплосодержание отличается от внутренней энергии тем, что к величине внутренней энергии прибавляется произведение ри. Это произведение является мерой потенциальной энергии, которой обладает газ, сжатый до давления р. Поэтому теплосодержание является мерой суммы внутренней энергии и потенциальной энергии давления газа. Например, полная энергия сжатой пружины составляется внутренней энергией вещества пружины, нагретого до определенной температуры, а также энергией, затраченной на сжатие ее. Эта полная энергия аналогична теплосодержанию сжатого газа. Как видно, название рассматриваемой функции не вполне соответствует физическому смыслу ее. [c.47]

Во вторую группу входят уравнения, конкретизирующие определенные (только для данного типа жидкостей) свойства. Вид таких уравнений во многом определяется особенностями жидкости, ее физико-химическими свойствами. Это уравнения термодинамического состояния жидкости или газа, связующие между собой такие физические величины, как плотность, давление и температура уравнение реологического состояния — внутренние напряжения и кинематические параметры уравнения теплового потока — распределение температуры и тепловой поток наконец, уравнение, определяющее зависимость внутренней энергии от параметров, являющихся компонентами энергетического уравнения состояния. [c.4]

В 4.1 мы отмечали, что в силу принятого определения температуры, внутренняя энергия тел всегда растет с повышением температуры. Поэтому всегда положительна. При этом ее численные значения оказываются порядка единицы. В самом деле, если воспользоваться формулами (7.17) и (7.18) для внутренней энергии, соответственно, одноатомного идеального газа и таердого тела, получим = 3 / 2 в первом случае и = 3 во втором. Более подробно о величине теплоемкости и ее зависимости от температуры мы поговорим в следующих параграфах. [c.170]

Величину энтальпии в соответствии с ее определением как энергии расширенной системы представляют обычно в виде суммы внутренней энергии и потенциальной, равной изобарной работе по преодолению постоянного (т. е. не зависяш,его от объема) внешнего давления, вызывающего расширение тела от нулевого объема до данного его значения. Тогда можно считать, что в пос-ледних выражениях член —Р V— V"o) = означает работу внешнего давления Р — onst, направленного на противодействие внутренним силам отталкивания атомов по гипотетическому расширению тела от состояния максимальной плотности вещества с объемом Vo до существующего в данный момент объема V, причем Vo С У, величиной Vo можно пренебрегать, тогда уравнение (31) совпадает с обычным соотношением термодинамики идеального газа. [c.17]

Нетрудно установить, что одному и тому же макросостоянию системы может соответствовать весьма большое число различных микросостояний. Рассмотрим простейший пример. Пусть в нашем распоряжении имеется система, представляющая собой покоящийся газ, заключенный в сосуде неизменного объема. Допустим, что, как сказано выше, макросостояние системы определено значениями у и zt. Но неизменность внутренней энергии системы не обусловливает еще характера распределения энергии между отдельными молекулами, т. е. определенного микросостояния. Действительно, данному макросостоянию может соответствовать микросостояние, при котором все молекулы системы обладают одной и той же энергией, равной в сумме внутренней энергии системы. Но тому же макросостоянию могут соответствовать и другие микросостояния. Можно предположить, например, что одна половина молекул имеет вдвое большую энергию, чем другая половина но если все молекулы хорошо перемешаны между собой, а их суммарная энергия равна, как и раньше, внутренней энергии системы, то это новое микросостояние будет соответствовать тому же макросостоянню. [c.94]

Возможно и другое определение плотности звуковой энергии, данное Н. Н. Андреевым [2] и рассмотренное в ряде последующих работ [3—6]. Рассмотрим жидкий объем, перемещающийся со средой. Масса этого жидкого объемзгве меняется, в то время как при исходном объеме, равном единице, и начальной форме, например, в виде куба, мгновенный геометрический объем может иметь произвольную величину и форму. По (1.7) внутренняя энергия единицы массы идеального газа зависиг только от плотности, гг(р) если плотность вещества в жидком объеме меняется от ро до р, то внутренняя энергия изменяется от гг(ро) = Ыо до ы(р). Для того чтобы определить плотность энергии в новом состоянии, нужно умножить изменение энергии единицы массы на плотность в новом состоянии, т. е. звуковая потенциальная энергия единицы объема имеет вид p(u — Uo). Плотность звуковой энер1ии ). [c.31]

После подстановки этих выражений в (9.52) левые части уравнений (10.34а) принимают вид (10.35), в которых отсз тствует член с du jdx . Из вида по.пученных таким образом уравнений следует (и это нужно было ожидать для смеси молекул, отличающихся только внутренней энергией), что с рассматриваемой точностью перенос импульса и поступательной энергии молекул должен быть тем же, что и для одноатомного газа (т. е. те же ц и Я, и С = 0)- Для определения заметим, что А можно представить в виде [c.189]

Определение взрыва как крайне быстрого выделения энергии, связанного с внезапны.м изменением состояния вещества, сопровождаемого разбрасыванием и распространением в среде особого рода воз.мущения — ударной или взрывной волны, вполне подходит к критическому состоянию многих случаев механического разрушения. Поэтому неслучайно резкое механическое разрушение в условиях эксплуатации называют взрывным [64]. Например взрывы реактивных самолетов типа Комета , лавинообразное, хрупкое разрушение цельносварных судов типа Либерти , резервуаров, крупных трубопроводов, нагруженных внутренним давлением жидкости и особенно газа и др. Подобные разрушения крупных сооружений привлекли внимание ис-с,педователей к запасу упругой энергии, накопленной в системе и ее влиянию на прочность и характер разрушения [37]. [c.186]

Рассмотрю один из наиболее простых частных случаев уравнения (12). Допустим, что жидкость несжимаема и имеет во всех своих точках одну и ту же температуру тогда p= onst. Кроме того, предположим, что в жидкости отсутствуют силы трения иными словами, предположим, что жидкость не имеет вязкости, которая, в частности, проявляется в касательных напряжениях. Такая жидкость, не имеющая сил трения, или, что все равно, не имеющая вязкости, называется идеальной жидкостью (можно сказать, что она является идеально скользкой). В действительных жидкостях и газах, как у же указывалось, касательные напряжения обычно во много раз меньше нормальных, и поэтому во многих вопросах аэродинамики можно пренебрегать касательными напряжениями по сравнению с нормальными, т. е. рассматривать жидкость как идеальную. Предположим далее, что отсутствует теплообмен между выделенной струйкой и окружающей средой. При этих предположениях уравнение (12) значительно упрощается. Так как жидкость идеальная, то работа напряжений, происходящих от вязкости dK, равна нулю правая часть уравнения также равна нулю. В несжимаемой жидкости внутренняя энергия определяется температурой (давление, но определению несжимаемой жидкости, не влияет на ее вн треннюю энергию) так как температура во всех точках- постоянна, то С/= 0. Удельный объем V в несжимаемой жидкости есть величина постоянная заменив [c.64]

Основными задачами нашего исследования явятся вывод уравнения процесса, т. е. уравнения, устанав.чивающего зависимость между давлением рабочего тела и его удельным объемом [р = j (v)] определение тепла, изменения внутренней энергии и энтальпии, работы газа в процессе. Следует иметь в виду, что этим, конечно, не могут быть исчерпаны задачи, возникающие нри исследовании любого процесса. После изучения второго закона термодинамики, когда возможности решения многих термодинамических задач значительно расширяются, исследование этих простейших процессов будет продолжено. Ниже также будет показано, что любой из процессов, рассматриваемых в настоящей главе, является всего лишь частным случаем некоторого обобщающего процесса. [c.81]

Очень важно установить, что одному и тому же макросостоянию системы может соответствовать весьма большое число различных микросостояний. Рассмотрим простейший пример. Пусть в нашем распоряжении имеется система, представляющая собой покоящийся газ, заключенный в сосуде неизменного объема. Допустим, что, как сказано выше, макросостоя гие системы определено значениями V и и. Но неизменность внутренней энергии системы не обусловливает еще характера распределения энергии между отдельными молекулами, т. е. определенного микросостоя-кия. Действительно, данному макросостоянию может соответствовать микросостояние, при котором все молекулы системы обладают одной я той же энергией, равной в сум- [c.137]

ЖИДКОСТИ, тела, характеризующиеся лег-ноподвижностью частиц и малыми промежутками между ними. Эти основные особенности жидкого агрегатного состояния обусловливают отличие Ж. тпристаллоа (см.) твердых тел), с одной стороны, и от газов см.) — с другой. В отличие от газов Ж. вследствие малого свободного, т. е. междумолекулярного, объема, обладают весьма малой сжимаемостью, близкой к сжимаемости твердых тел, т. е. постоянством объема, или определенным собственным объемом. Последнее связано с весьма большой интенсивностью междумолекулярных сил, действующих в Ж. в связи с взаимной близостью их молекул. В виду атого Н . образуют поверхности раздела на границе с газообразными фазами (в отличие от газов и паров) и на границе с другими жидкостями и твердыми гелами. С этим, а также с изотропией молекулярных сил в IK., как и в газах, связана собственная форма Ж., к-рую они принимают под действием одних только внутренних молекулярных сил, — форма шара, соответствующая минимуму свободной поверхностной энергии. От твердых тел Ж. отличаются гл. обр. легкой изменяемостью формы, т. е. отсутствием упругости формы (упругости сдвига) или жесткости, характерной для твердых тел — кристаллов, частицы к-рых связаны с центрами правильной кристаллич. решетки, определяющими среднее положение ее структурных элементов (атомов, ионов) в пространстве. Переохлажденные высоковязкие Ht. (стеклообразные то- la) также обладают упругостью формы, являясь по механич. свойствам твердыми телами, а по структуре — Ж. Вторым отличием Ж. от кристаллов является анизотропия молекулярных сил в последних, обусловливающая полиадрич. собственные формы кристаллов, определяемые для данной кристаллич. решетки, как и собственная форма К., условием минимума свободной поверхностной энергии. Основные свойства Ж. связаны с действующими в них молекулярными силами, т. е. полярностью Ж. Таково молекулярное давление — равнодействующая сил, втягивающих внутрь Ж. все молекулы 1 см поверхностного слоя. [c.5]

Искусственное введение легкоионизирующейся добавки, например К2СО3, ставит задачу определения оптимальных но коэффициенту электропроводности количеств присадки, что существенно связано с определением температурных режимов сжигания твердого топлива. Расчеты состава и термодинамических функций проведены по методике и программе, составленной в работе [1], т. е. в приближении двухфазной реагирующей системы (газовая фаза — смесь идеальных газов, конденсированная фаза — идеальный реагирующий раствор жидких и твердых компонентов). Такое приближение кроме аддитивности внутренней энергии и объемов веществ при растворении подразумевает также пренебрежение силами поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Оценки, выполненные по известной формуле Гиббса — Томсона для ряда веществ, показывают, что при температурах Т 2000—3000° К для частиц радиуса г > 10 -г--н Ю" см давление насыщенного пара практически не зависит от размеров частиц. Другим ограничением метода следует считать пренебрежение учета взаимодействия между заряженными частицами. Оценки дебаевского радиуса и среднего расстояния между заряженными частицами показывают, что Го > Гор при р — атм, поэтому можно считать, что поправки на кулоновское взаимодействие между заряженными газовыми частицами невелики. В приближении плоской поверхности частиц можно считать, что плотность электронов, полученная расчетом равновесного состояния такой [c.161]

Все частицы летят по инерции со скоростями, которые они приобрели в результате последнего столкновения. При этом частицы, вообще говоря, обладают нерадиальной ( хаотической ) составляющей скорости. Казалось бы, должна происходить закалка хаотической скорости, т. е. температуры . В действительности, как заметил В. А. Белоконь [16], этого нет по причинам чисто геометрического характера. Вопрос состоит в определении понятий гидродинамической и внутренней энергий в условиях отсутствия столкновений частиц. Внутренняя энергия единицы объема газа [c.445]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...