Внутренняя энергия. Теплопередача

1.

Внутренняя
энергия.
Теплопередача.
Работа
в

2.

Термодинамикатеория тепловых процессов,
в которой не учитывается
молекулярное строение
тел.

3.

Одноатомный газ - газ , состоящий из отдельных атомов,
а не молекул(идеальный газ).
Одноатомными являются инертные
газы- гелий, неон, аргон и др.

4.

1. Внутренняя энергия тела равна сумме
кинетической энергии движения молекул и
потенциальной энергии взаимодействия
молекул.
U Ek Е p
2. Внутренняя энергия зависит от температуры и
от количества частиц. Обозначается U,
измеряется в Дж.
3. Т.к. потенциальная энергия идеального газа равна
0, то
U E
k
Выведем формулу для расчета внутренней энергии
одноатомного идеального газа:

5.

m
3
Ek E N ; N
N A ; E kT
M
2
3
m
3 m
3 m
E k kT
NA
kN A T
RT
U Ek
2
M
2M
2M
3 m
U
RT - внутренняя энергия
2M
одноатомного идеального газа.
5 m
U
RT - внутренняя энергия
2M
двуатомного идеального газа.

6.

Количество теплоты, Q – это энергия, переданная
системе или полученная системой при теплообмене.
Процесс
Формула, удельные величины
Нагревание или
охлаждение
Q cm T
Кипение или
конденсация
Q=rm
r– удельная теплота парообразования,
Дж/кг
Плавление или
кристаллизация
Q=λm
λ – удельная теплота плавления, Дж/кг
Сгорание
топлива
Q=qm
q – удельная теплота сгорания, Дж/кг
Уравнение теплового
баланса:
c- удельная теплоемкость, Дж/(кг*К)
m – масса, кг;
- изменение температуры, К
Q1 Q2 Qn const

7.

Совершение работы
• Работа при сжатии газа под поршнем

8.

Совершение работы
• Работа при расширении газа под поршнем

9.

Работа в термодинамике – работа сил, приложенных к
внешним телам со стороны системы при её деформации.
Работа газа численно равна площади фигуры под графиком
зависимости давления от объёма в координатах p, V
Расширение газа
p
p
1
Сжатие газа
p
2
2
A<0
A>0
V1
1
V2
V
V1
V2
V
AГаза p (V2 V1 ) p V - работа газа
Aвн AГ p V - работа внешних сил

10.

Задача №1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при
температуре 10°С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его
температура повысится до 30°С?
Дано:
Решение:
m 0,5кг
t1 10 C
0
t 2 300 C
кг
моль
Дж
R 8,31
кг моль
U ?
M 4 10 3
Ответ. 31,2 кДж
3 m
U
R T
2M
T1 t1 273 283K ; T2 t2 273 303K ;
T T2 T1 20 K
3 0,5
3
U
8
,
31
20
31
,
2
10
Дж
3
2 4 10

11.

Задачи (самостоятельно):
1. Определите изменение внутренней
энергии кислорода ( O 2 ) массой
4 кг при изменении его температуры от
27ºС до 37ºС.
2. Газ, расширяясь изобарно, совершает
работу 0,4 кДж при давлении 400 кПа.
Определите первоначальный объём газа,
если конечный объём стал равен 5 л.