Д/З 11 к теме «Термодинамика»
I закон термодинамики для изопроцессов.Заполним следующую таблицу.
Название процесса | График изопроцессов | Значение теплоты и работы | I закон термодинамики для изопроцессов | Изменение внутренней энергии | Формулировка I закона термодинамики | ||
Изотермическое расширение T=const |
|
|
|
(не будет меняться) | Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы | ||
Изотермическое сжатие …=const | |||||||
Изохорное нагревание …=const | |||||||
Изохорное охлаждение …=const | |||||||
Изобарное расширение …=const | |||||||
Изобарное сжатие …=const |
При изохорном процессе объем газа остается постоянным (
), поэтому работа газом не совершается: 
. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами. 
Если начальная температура идеального газа равна 
, а конечная 
, то
или 
Нагревание газа (
) происходит при подведении к нему количества теплоты (
). При изохорном нагревании давление газа возрастает из-за увеличения средней кинетической энергии молекул.
Если от газа отводится количество теплоты (
), то газ охлаждается (
) и его давление падает.
. При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется на увеличение его внутренней энергии (
) и на совершение работы газом (
).
Для изобарного расширения газа от объема 
до объема 
, при котором увеличивается его температура, требуется большее количество теплоты, чем при изотермическом процессе, где температура газа не изменяется.
При изотермическом расширении давление изменяется по гиперболическому закону.
Температура постоянна (
), поэтому внутренняя энергия не изменяется (
).
При изотермическом процессе количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется на совершение работы:
Температура газа может оставаться постоянной при подведении к нему определенного количества теплоты, если газ будет совершать работу при его расширении.
При изотермическом расширении газа, находящегося в цилиндре под поршнем, молекулы газа, сталкиваясь с поршнем, уменьшают свою скорость и соответственно среднюю энергию, поэтому для поддержания температуры газа постоянной к нему подводится дополнительное количество теплоты.
При изотермическом сжатии газа (
) для сохранения температуры постоянной от газа отводится определенное количество теплоты (
).
Для наиболее эффективного преобразования внутренней энергии газа в совершаемую им работу следует предотвратить возможные потери внутренней энергии в результате теплопередачи окружающим телам. Поэтому систему теплоизолируют.
Теплоизолированная система – система, не обменивающаяся энергией с окружающими телами (
).
Даже если газ недостаточно теплоизолирован, то при его быстром расширении или сжатии теплообмен между газом и окружающими телами не успевает произойти за малый промежуток времени.
Адиабатный процесс – термодинамический процесс в теплоизолированной системе.
I закон термодинамики для адиабатного процесса имеет вид 
или 
. При адиабатном расширении газа (
), температура газа уменьшается по сравнению с первоначальной 
.
Понижение температуры газа при адиабатном расширении приводит к тому, что его давление уменьшается более резко, чем при изотермическом процессе. Адиабатное сжатие приводит к повышению температуры газа, так как в результате упругих соударений молекул газа с поршнем их средняя кинетическая энергия возрастает. Резкое нагревание воздуха при адиабатном сжатии используется в дизельных двигателях.
