Первое начало термодинамики и изопроцессы. Коэффициент полезного действия

ФИЛИАЛ ГОУ ВПО «РГУТИС» в г. Смоленске

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ : «ФИЗИКА»

ТЕМА: ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ И ИЗОПРОЦЕССЫ.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ.

Работу выполнил студент Севостьянов Д.Н.

Факультет 100101 «Сервис»

Специализация «Автосервис»

Группы 1.2. П.з.

Проверил : Коцур А.А.

Смоленск 2007

ТЕРМОДИНАМИКА (от термо... и динамика), раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. (Неравновесные процессы изучает термодинамика неравновесных процессов.) Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов — начал термодинамики, которые являются обобщением многочисленных наблюдений и результатов экспериментов (см. Первое начало термодинамики, Второе начало термодинамики, Третье начало термодинамики). Термодинамика возникла в 1-й пол. 19 в. в связи с развитием теории тепловых машин (С. Карно) и установлением закона сохранения энергии (Ю. Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Основные этапы развития термодинамики связаны с именами Р. Клаузиуса и У. Томсона (формулировки второго начала термодинамики), Дж. Гиббса (метод термодинамических потенциалов), В. Нернста (третье начало термодинамики) и др. Различают химическую термодинамику, техническую термодинамику и термодинамику различных физических явлений.

Основные понятия термодинамики:

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, макроскопическое тело, выделенное из окружающей среды при помощи перегородок или оболочек (они могут быть также и мысленными, условными) и характеризующееся макроскопическими параметрами: объемом, температурой, давлением и др. Для этого термодинамическая система должна состоять из достаточно большого числа частиц.

РАВНОВЕСНЫЙ ПРОЦЕСС, бесконечно медленный процесс, в котором термодинамическая система проходит через ряд бесконечно близких друг к другу равновесных состояний. Равновесный процесс является обратимым.

РАВНОВЕСИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ системы, характеризуется равенством температуры, давления и других макроскопических параметров всех ее частей и максимумом энтропии системы в целом (в условиях, если система не вращается и на нее не действуют внешние поля — гравитационные и др.). Любая изолированная система с течением времени достигает состояния равновесия термодинамического.

ТЕРМОДИНАМИКА НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ, раздел физики, изучающий неравновесные процессы (диффузию, вязкость, термоэлектрические явления и др.) на основе общих законов термодинамики. Для количественного изучения неравновесных процессов, в частности определения их скоростей в зависимости от внешних условий, составляются уравнения баланса массы, импульса, энергии, а также энтропии для элементарных объемов системы, и эти уравнения исследуются совместно с уравнениями рассматриваемых процессов. Термодинамика неравновесных процессов — теоретическая основа исследования открытых систем, в т. ч. живых существ.

Первое начало термодинамики — теплота, передаваемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершению работы против внешних сил

Q= A + ∆ U.

Работа, совершаемая газом при изменении его объема, равна

∆ А = p∆ Vв случае, когда давление не меняется, и равна. А = {pdVв произвольном случае. Отсюда видно, что численно работа равна площади под кривой, представляющей график процесса в координатах (р, V)

Для различных изопроцессов первое начало термодинамики имеет вид:

Q= А при изотермическом процессе;

Q = p∆ V + ∆ Uпри изобарическом процессе;

Q = AUпри изохорном процессе. Еще одна формулировка первого начала термодинамики гласит: вечный двигатель первого рода, который бы совершал бы большую работу, чем сообщенная ему извне энергия, — невозможен

Адиабатный процесс — процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой (Q = 0). Адиабата — график этого процесса. Уравнением адиабатного процесса является уравнение Пуассона: рV= const.

Первое начало термодинамики для этого процесса имеет вид ∆ U = -А, т. е. внутренняя энергия системы может быть из­менена только за счет совершения работы.

Первый закон термодинамики: ∆U = А + Q

A’ = -A ∆U = -A’ + Q, где A’-работа самой системы Q = A’ + ∆U

Если система изолирована:

A = 0 Q = 0 => ∆U = 0, но ∆U = U2 – U1 = 0 U1 = U2 = const

Q = 0 A’ + ∆U = 0 A’ = -∆U Вечный двигатель не может работать вечно.

Газовые законы (изопроцессы).

PV = m/M * RT т.д – параметры: P, V, T.

Закон Дальтона для смеси газов.

Давление смеси газов равно сумме их парциональных давлений, то есть давлении, которые имел бы каждый из газов в отдельности, если бы он при данной температуре один занимал весь объём. Если в сосуде имеется смесь газов, то по закону Дальтона:

Смесь из N газов : P1, P2,…, PN

P = P’ + P” + P”’ + …

P = P1 + P2 + … + PN

Поскольку PNV = mn/ MN*RT

P1V = m1/ M1*RT

P2V = m2/ M2*RT

PNV = Mn/ MN*RT

V (P1 + P2 + … + PN) = RT (m1/ M1 + m2/ M2 + …+ mN/ MN)

1 ЗАКОН

1662 г. Закон Бойля – Мариотта, процесс при T = const– изотермический:

PV = m/M * RT, m = const

1) P1V1 = m/ M* RT P1V1 = P2V2

2) P2V2 = m/ M* RT

Пр

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать