Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия газа

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ГАЗА [c.22]

По первому закону термодинамики внутренняя энергия смеси газов будет равна сумме внутренних энергий газов, составляющих смесь [c.229]

Смешение газов может произойти обратимо, если за счет уменьшения грузов понизится внешнее давление. Газы при этом расширяются до тех пор, пока внутреннее и внешнее давления опять не уравновесятся. Обратимость проявляется в том, что при наложении прежних грузов снова восстанавливается первоначальное состояние. Когда газы расширяются, стенки передвигаются, и грузы при этом поднимаются. Следовательно, система производит работу. При этом в соответствии с первым законом термодинамики внутренняя энергия уменьшается (понижается температура). Поэтому при изотермическом смешении, чтобы обеспечить обратимое протекание процесса, система должна иметь контакт с нагревателем. В этом случае внутренняя энергия остается постоянной и согласно первому закону термодинамики количество тепла, которое сообщает системе нагреватель, равно работе, произведенной системой dQ -dA. [c.93]

Если первый закон термодинамики применяется к газу, на сжатие которого затрачивается работа, в процессе возрастет внутренняя энергия газа и происходит передача им тепла внешней среде, то уравнение (4. 5) будет иметь вид [c.57]

Все эти вопросы выясняются с помощью первого закона термодинамики, уравнения, состояния газа и общих выражений для внешней работы, теплоты процесса и изменения внутренней энергии газа. [c.44]

ВЫЧИСЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА УРАВНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ ДЛЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА [c.76]

Таким процессом является, например, изотермическое расширение идеального газа, находящегося в тепловом контакте с горячим источником. Так как в этом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, то согласно первому закону термодинамики, работа, совершенная при расширении газа, равна количеству теплоты, переданной от горячего источника. Таким образом, имеет место полное превращение теплоты в работу. Но это не противоречит второму закону термодинамики, который утверждает, что невозможен процесс, единственным конечным результатом которого будет превращение в работу теплоты, извлеченной от горячего источника. Действительно, в конце изотермического процесса газ занимает объем больше, чем он занимал вначале. Изменение состояния газа и является компенсацией превращения теплоты в работу. [c.209]

Первый закон термодинамики осуществляет взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и внешней работой газа в процессе, причем было установлено, что количество теплоты, подводимое к телу или отводимое от него, зависит от характера процесса. [c.88]

Рассмотрим вопрос, какую максимальную работу можно получить от рабочего тела (газа) при заданных условиях. Считаем источник работы и среду изолированной, адиабатной системой, к которой, теплота не подводится и не отводится, т. е. Q = О- Обозначим внутреннюю энергию системы в начальном состоянии (У и в конечном U". Тогда на основании первого закона термодинамики имеем [c.126]

В процессах изменения состояния движуш,егося с конечной скоростью газа теплота расходуется не только на изменение внутренней энергии и на совершение внешней работы (против внепших сил), но и на приращение внешней кинетической энергии газа при его перемещении по каналу. Поэтому уравнение первого закона термодинамики для 1 кг газа в дифференциальной форме получает следующий вид [c.197]

Примерами адиабатных процессов могут служить процессы сжатия воздуха в цилиндре воздушного огнива, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с первым законом термодинамики, при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа Д1/ равно работе внешних сил А [c.100]

Согласно первому закону термодинамики тепло, подводимое к газу, может расходоваться только на повышение внутренней энергии и работу расширения (деформации), т. е. [c.27]

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]

Логично принять за условие протекания таких процессов постоянство распределения подводимой теплоты между внутренней энергией газа и работой, которую он совершает. Для получения наиболее ценных обобщений и простых формул изучение уравнений первого закона термодинамики проводится для 1 кг идеального газа, т. е. газа, внутренняя энергия которого является функцией только температуры, а теплоемкость не зависит от температуры и является постоянной. Пусть в изучаемом процессе на изменение внутренней энергии расходуется ф-я часть всей подводимой теплоты [c.50]

Так как температура в процессе не меняется, то внутренняя энергия газа также остается постоянной и = 0. Следовательно, уравнение первого закона термодинамики для этого процесса имеет [c.56]

Эквивалентность тепла и работы является частным результатом более обш,его первого закона термодинамики, который утверждает, что тепло, подводимое к покоящемуся газу, расходуется частично на повышение его температуры, т. е. на увеличение внутренней энергии газа W , и частично на совершение внешней работы L. Первый закон термодинамики можно записать в дифференциальном виде [c.127]

Смысл отрицательной теплоемкости можно объяснить, например, следующим образом работа, которую совершает газ при расширении, больше, чем подведенная теплота при этом нз уравнения первого закона термодинамики = + / следует, что часть работы I—q совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа Аи = и —и , а уменьшение Aw приводит к снижению температуры. В рассмотренном случае теплоемкость отрицательна, [c.52]

Просто вопрос решается для идеального газа. Опытами (Гей-Люссак, Джоуль) было установлено, что внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема (закон Джоуля). Схема опыта изображена на рис. 2.2. Вначале в левом сосуде находится 1 кг газа при умеренном давлении (чтобы газ оставался идеальным) объем сосуда есть, таким образом, удельный объем. В правом сосуде ничего нет (вакуум). На трубке, соединяющей сосуды, открывают вентиль. Газ расширяется в пустоту (в вакуумированный правый сосуд), работа рди при этом равна нулю, ибо противодействующее давление равно нулю. Температура среды в теплоизолированной камере 1, как оказалось, имеет одно и то же значение до опыта и после него это показывает, что обмена теплотой с окружающей сосуды средой нет. Следовательно, по первому закону термодинамики имеем /=0 =0 Ди=0 2 = ь несмотря на то, что объем увеличился практически вдвое. На этом основании интеграл (2.11) для идеального газа равен нулю. [c.22]

Определим работу изменения объема газа в цилиндре (см. рис. 2.1,в) в предположении, что теплообмен с окружающей средой отсутствует (стенки цилиндра, окружающие газ, и поршень представляют собой адиабатную оболочку). Потенциалом для определения работы в данном случае служит внутренняя энергия и. Действительно, при dq = Q, согласно первому закону термодинамики, по формуле (2.1,а) имеем [c.28]

В результате анализа возникают по меньшей мере два вопроса. Во-первых, вопрос о физической сущности ограничения степени превращения внутренней энергии в кинетическую этот вопрос рассмотрим позднее. Во-вторых, вопрос о правильности формулировки задачи об истечении газа. Ведь формула (7.36) выражает первый закон термодинамики и вдруг оказывается, что применение этого закона — закона сохранения энергии — ограничено условием Сомнения, связанные со [c.179]

Для использования первого закона термодинамики при исследовании процессов изменения состояния надо выразить его в математической форме. Пусть в цилиндре с подвижным поршнем находится 1 кг какого-либо газа. Если подвести к этому газу q единиц тепла, то в общем случае состояние газа изменится, а поршень перейдет в другое положение. Пусть внутренняя тепловая энергия вначале была а в конце Тогда изменение внутренней энергии в течение всего процесса составит [c.62]

При таком смешении происходит изменение объемов газов и совершается работа против внешних сил, так что нельзя утверждать, как ранее, что внутренняя энергия газа после смешения останется без изменения. Для того чтобы исследовать процесс смешения в этом случае, к нему нужно применить уравнение первого закона термодинамики, которое одновременно учитывает и происходящие изменения внутренней энергии, и работу газа. [c.147]

Связь между параметрами состояния, а также работа адиабатного процесса в идеальном газе находятся по соответствующим формулам для политропного процесса с заменой показателя политропы п на показатель адиабаты к. Отсутствие теплообмена при протекании адиабатного процесса указывает на то, что в соответствии с первым законом термодинамики работа в этом процессе совершается за счет внутренней энергии q = Аи + I = 0, т. е. [c.27]

Первое начало термодинамики выражает закон сохранения энергии в применении к преобразованиям механической энергии в тепловую и обратно. Для квазистатических процессов его можно сформулировать следующим образом подведенное к единице массы газа элементарное количество теплоты dQ расходуется на повышение внутренней энергии газа dU и на выполнение работы расширения pdv [c.149]

Согласно первому закону термодинамики количество теплоты, сообщенное частице газа при бесконечно малом изменении ее состояния, идет на увеличение внутренней энергии и на совершение работы расширения газа [c.19]

Рассмотрим термодинамический процесс с позиции первого закона термодинамики. Одна из математических форм записи этого закона термодинамики (8.7) для закрытой системы показывает, что теплота Q подведенная к системе (к объему газа), затрачивается на повышение внутренней энергии рабочего тела этой системы (газа) Ai/и совершение работы L. В общем случае при изучении реальных процессов не известны доли тепла, затраченные на изменение внутренней энергии А i/и совершение работы L. Это крайне затрудняет термодинамический анализ реальных процессов. [c.97]

В соответствии с первым законом термодинамики тепло, подведенное к газу, расходуется на изменение внутренней энергии и совершение внешней ра- [c.52]

Уравнение (136) представляет собой математическое выражение первого закона термодинамики количество теплоты йQ, подводимое к системе газа, затрачивается на изменение ее внутренней энергии йи и совершение внешней работы йЬ. [c.100]

Если предположить, что в качестве рабочего тела взят идеальный газ, то он, расширяясь при неизменной температуре, может в соответствии с первым законом термодинамики преобразовать в работу все количество тепла, полученного от источника тепла, так как изменение внутренней энергии идеального газа при неизменной температуре равно нулю. Но такое расширение [c.46]

Если обозначить через Q подведенное к газу в каком-либо процессе (фиг. 3.3) тепло, через и — изменение внутренней энергии газа, а через L — внешнюю работу, то основное уравнение, выражающее первый закон термодинамики, можно написать в следую- [c.58]

Как видим, первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом тепло, подведенное к газу в каком-либо процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа и на совершение внешней работы. [c.59]

Согласно первому закону термодинамики изменение внутренней энергии газа определяется уравнением [c.62]

Изменение внутренней энергии реального газа при условиях, когда нельзя пренебречь потенциальной энергией молекул или энергией колебательного движения атомов, можно подсчитать по таблицам или специальным диаграммам. В любом случае при самых различных состояниях реального газа изменение внутренней его энергии можно определить по количеству тепла и работы, отданных газом внешней среде или воспринятых от нее, т. е. согласно основному уравнению, выражающему первый закон термодинамики (3.3). [c.64]

Внутренняя энергия его изменится на величину 2— i- Допустим, что в этом процессе подводится к газу Qi калорий теплоты. Тогда согласно первому закону термодинамики [c.142]

Это уравнение выражает содержание первого закона термодинамики, состоящего в том, что при указанных выше условиях теплота (dQ), воспринимаемая в процессе газом, идет на изменение (прира щение) его внутренней энергии (dU) и на совершение внешней работы (А dL), выраженной в тепловых единицах. [c.56]

Так как газы при смешивании не совершают внешней работы, то внутренняя энергия смеси газов, согласно первому закону термодинамики, равна сумме внутренних энергий отдельных газов до смешения (при v = onst) [c.227]

Необратимый теплообмен. Рассмотрим необратимый процесс нагревания газа в закрытом сосуде (К = onst). Из уравнения первого закона термодинамики (2.5) при 1 = onst следует dQ = dL/, т. е. вся подведенная теплота -затрачивается на изменение внутренней энергии газа. Путем подвода некоторого количества теплоты Q можно повысить температуру от Tj до Г,. Путем понижения температуры до Ту можно отвести теплоту Q. [c.58]

Рассмотрим процесс перегрева пара (см. рис. 17, процесс с — d). Теплота, сообщаемая пару при р = onst для его перегрева, называется теплотой перегрева пара В T- s-диаграмме она определяется площадью под линией —d. В процессе перегрева пара происходит увеличение температуры и удельного объема газа, т. е. теплота q ep, сообщаемая в этом процессе, расходуется на изменение внутренней энергии Аи = и — ы" и на работу расширения пара /пер = Р (v — v"). В у-диаграмме эта работа определяется площадью под линией с—d. В соответствии с первым законом термодинамики [c.59]

При адиабатном расширении (вертикальная штриховка) температура газа падает, так же как и давление, по мере движения поршня вправо. В конечной точке 2 давление снижается до атмосферного Ро.с, а температура—до Т , значительно более низкой, чем То.с- Отведенная в виде работы энергия Ьза соответствует вертикально заштрихованной плош,адке. По первому закону термодинамики она будет равна уменьшению внутренней энергии газа 1ад=АУ1 2. [c.199]

Допустим, что одному К ило прамму газа мы сообщили, не изменяя его объема, ничтожно малое количество тепла Aq, и при этом температура газа изменилась на величину АТ, также ничтожно малую. Согласно первому закону термодинамики, это тепло расходуется на изменение (внутренней энергии газа Аи и на совершение газом внешней работы А/. По уравнению (68) мы Д0ЛЖНЫ1 записать [c.64]

Если газ нагревается при постоянном объеме, то он работы не совершает, а потому, согласно первому закону термодинамики, iB e затраченное тепло расходуется на изменение внутренней энергии и, следовательно [c.35]

Сущность вторго закона термодинамики. Первый закон термодинамики устанавливает связь между изменениями внутренней энергии H TeiVibi, количеством теплоты процесса и количеством работы, происходящими при взаимных превращениях различных форм энергии, но не позволяет решить вопрос о возможности и направлении протекания того или иного термодинамического процесса. Между тем этот вопрос имеет большое практическое значение. Обычно превращение работы в теплоту не встречает никаких затруднений и ограничений. Например, работа сил трения или работа по сжатию газа может полностью переходить Б теплоту. Иначе обстоит дело с превраще11ием теплоты в работу. В прямом цикле Карно не вся подведенная теплота превращается в работу часть ее не используется и передается холодильнику. Другой пример теплота от нагретого тела к более холодному переходит сама собой, тогда как обратный процесс невозможен без дополнительной затраты работы. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...