Основы термодинамики. Основные определения

1. Основы термодинамики

18.12.2023
1

2. Основные определения

18.12.2023
2

3. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа, состоящего из N молекул

3
U N k T
2
18.12.2023
3

4. Внутренняя энергия

i
i
U N A kN AТ RT
2
2
18.12.2023
4

5. Свойства внутренней энергии

в состоянии теплового равновесия частицы
системы движутся так, что их полная
энергия равна внутренней энергии;
внутренняя энергия – величина аддитивная;
внутренняя энергия системы является
однозначной функцией ее состояния.
18.12.2023
5

6. Работа в термодинамике

18.12.2023
6

7.

Работа, совершаемая внешними
телами над системой, численно равна
и противоположна по знаку работе,
совершаемой самой системой над
внешней средой (внешних сил):
А А
/
18.12.2023
7

8.

Работа в термодинамике
А Fвнеш dh
h2
h1
dh h1 h2
18.12.2023
8

9. Работа в термодинамике

A p S dh p dV
V2
A pdV
V1
18.12.2023
9

10.

Графическое определение работы
V2
A1 p1 dV
V1
V2
A2 p2 dV
V1
18.12.2023
10

11. Работа в термодинамике

Если система совершает работу
над внешними телами, то δА>0
2. Если над системой внешние
силы совершают работу, то δА<0
1.
18.12.2023
11

12. Теплоемкость тела

dQ
C
dT
[C]=Дж/К
18.12.2023
12

13. Удельная теплоемкость вещества

C 1 dQ
c
m m dT
[c]= Дж/(кг·К)
18.12.2023
13

14. Молярная теплоемкость

Cm
C
dQ
m dT
[Cm]=Дж/(моль·К)
18.12.2023
14

15. Теплоемкость тела

CV
dQ
dU
m dT V m dT
Cp
dQ
m dT p
18.12.2023
15

16. Уравнение Майера

Cp – CV= R
,
i
CV R
2
i 2
Cp
R
2
18.12.2023
16

17.

ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ
C p / CV
(i 2) / i
18.12.2023
17

18. Первое начало термодинамики

U Q A
/
dU dQ dA
Q U A
18.12.2023
18

19. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

18.12.2023
19

20. Изотермический процесс

Т=const,
pV=const
18.12.2023
20

21.

U const , U 0
m
dU CV dT 0
Q A
dQ dA
18.12.2023
21

22. Работа при изотермическом процессе:

V2
A pdV
V1
V2
V2
m RT
m
А
dV RT ln
V
V
1
V1
p2
А RT ln
p1
m
18.12.2023
22

23. Изобарический процесс:

p=const
18.12.2023
23

24.

Первый закон термодинамики для
изобарического процесса:
Q U A
Q
18.12.2023
m
CV dT pdV
m
C p dT
24

25. Изохорический процесс

V=const
dV=0
dA=pdV=0
18.12.2023
25

26. Изохорический процесс

Q U
m
CV T
18.12.2023
26

27. Адиабатный процесс:

ΔQ=0
0=ΔA+ΔU
ΔA=-ΔU
18.12.2023
27

28.

Закон Пуассона
рV const
T
const
1
р
18.12.2023
28

29.

i 2
показатель адиабаты
i
рV
2 i
i
const
18.12.2023
29

30. Работа адиабатного процесса:

2
T2
1
T
m
A dU CV dT
1
m R
(T1 T2 )
А
1
18.12.2023
30

31.

Графическое представление адиабатического
процесса
p
Изотерма
Адиабата
V1
V2
V
18.12.2023
31

32. Явления переноса в газах. Основные законы физической кинетики

Наука, изучающая процессы, возникающие при
нарушениях равновесного состояния (равновесия), носит
название физической кинетики.
Процессы, связанные с возникновением потоков при
нарушении равновесия в системе, состоящей из частиц
различной природы, называются явлениями переноса.
18.12.2023
32

33. Уравнения и коэффициенты переноса

Уравнение Фика для диффузии
J D grad n
dn
J D
dx
Коэффициент диффузии
1
D υ
3
18.12.2023
33

34.

f тр η grad υ
dυ
или f тр η
Уравнение Ньютона
dx
для трения.
Коэффициент вязкости:
1
η λ υT nm0 Dρ.
3
18.12.2023
34

35. или Уравнение Фурье для теплопроводности. Коэффициент теплопроводности:

q χ gradT
dT
q χ
dx
1
χ λ υT ρCуд DρCуд
3
18.12.2023
35