Уравнение состояния идеального газа полученное на основе мкт

Уравнение состояния идеального газа в термодинамике.

За долго до того как уравнение состояния идеального газа было теоретически получено в молекулярной физике закономерности между температурой, давлением и объёмом были хорошо изучены экспериментально: в 1834г французский физик Клапейрон в результате обобщения экспериментальных законов Бойля-Марриотта, Гей-Люсака и Шарля получил уравнение состояния для газов близких по свойствам к идеальным, уравнение устанавливает что для данной массы газа отношение объёма и давления к абсолютной температуре – есть величина постоянная.

R’ – удельная газовая постоянная значение которой индивидуально для каждого газа и приводится в справочнике.

Для практического использования уравнение записывают следующим образом:

В 1874г Д.И.Менделеев на основе уравнения Клапейрона и закона Авагадро вывел уравнение состояния которое не содержит индивидуальной постоянной для каждого газа.

 

Лекция №8

 Теплоёмкость

Теплоёмкость – это количество теплоты, которое требуется подвести или отнять от тела для изменения его температуры на один градус, обозначается С, измеряется в [ ]        

Отсюда можно определить количество теплоты Q, которое требуется подвести к телу, для изменения его температуры на необходимое количество градусов.

Значение теплоёмкости индивидуально для каждого вещества, определено экспериментальным путём и приводится в справочниках.

Теплоёмкость зависит от:

1) Характера процесса при котором подводится или отводится теплота

· C_V – теплоёмкость определяемая при растущем объёме.

· C_p – теплоёмкость определяемая при растущем давлении.

2) Температуры тела: в практических инженерных расчётах данная зависимость приходится учитывать. Количество подведенной теплоты в процессе рассчитывается по формуле:               

В предварительных расчётах среднее значение теплоёмкости в данном температурном диапазоне, то есть она принимается постоянной.

В зависимости от способа задания количества вещества используют теплоёмкости:

·  Удельная теплоёмкость (C ,C ) – показывает какое количество тепла необходимо подвести к одному килограмму вещества для изменения его температуры на один градус.

·  Объёмная теплоёмкость (C’ ,C’ ) – показывает какое количество тепла необходимо подвести к одному метру кубическому вещества для изменения его температуры на один градус.

·  Молярная теплоёмкость ( C , C ) – показывает какое количество тепла необходимо подвести к одному молю вещества для изменения его температуры на один градус.

Рассмотрим процессы подведения теплоты, происходящие при:

1. В изохорном процессе вся подводимая теплота идёт только на увеличение внутренней энергии (температуры).      

2. В процессе с постоянным давлением часть теплоты пошла на увеличение внутренней энергии (температуры), а часть теплоты пошла на совершение работы равной: (работа изменения объёма)  

Таким образом, в изобарном процессе с подвижным поршнем, потребовалось большее количество теплоты для изменения температуры на один градус, на величину энергии соответствующую совершенной работе.

Связь между изохорной и изобарной теплоёмкостями устанавливает уравнение Маера:                

Из данного уравнения хорошо виден смысл газовой постоянной R. Физический смысл газовой постоянной заключается в том, что она численно равна работе совершаемой газом при нагревании его на один градус при росте давлении.

Политропный процесс – это термодинамический процесс, который объединяет в себе изопроцессы, а так же промежуточные процессы. При политропном процессе остаётся постоянная теплоёмкость. Уравнение политропы имеет вид:

Где n – показатель политропного процесса.

 

 

Примеры политропных процессов:

1. Изобарный

2. Изохорный

3. Изотермический

4. Адиабатный

 

Лекция №9

 Второй закон термодинамики