Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Физика для школьников старших классов и поступающих" -> 38

Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. Физика для школьников старших классов и поступающих — М.: Дрофа, 2005. — 795 c.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyashkolnikovstarshihklasov2005 .djvu
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 236 >> Следующая

120

ГЛ. П.1. ИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

данного газа, т0 — атомная единица массы по углеродной

шкале (IX). Коэффициент IO-3 появляется потому, что в СИ молярную массу измеряют в кг/моль.

Молярным объемом Vil называется физическая величина, равная отношению объема V газа к числу N молей, содержащихся в газе: Vil = V/N. Масса моля численно равна р., поэтому Vu = |іи, где V — удельный объем (11.1.3.2°).

4°. Уравнение состояния для моля идеального газа:

PVu

= цВ = R или PVvl = RT.

Здесь R — универсальная газовая постоянная, представляющая собой газовую постоянную, отнесенную к молю газа. Универсальность R вытекает из закона Авогадро, согласно которому моли всех идеальных газов при одинаковых давлениях и температурах занимают одинаковые объемы. При нормальных условиях (T = = 273,15 К, р = 1,0132 • IO5 Па = 1 атм = 760 мм рт. ст.) моль любого газа имеет объем V.. = 22,415 • IO-3 м3. Отсюда можно рас-

г1

считать численные значения R в разных системах единиц (IX).

Если в объеме V газа содержится масса M кг, т. е. М/р. молей, то F = М/|1 • Vil и уравнение состояния газа принимает форму, называемую уравнением Менделеева—Клапейрона:

pV= — RT.

M-

5°. Постоянной Больцмана k называется физическая величина, равная отношению универсальной газовой постоянной R к постоянной Авогадро Na, т. е. k = R/Na. Значение k см. в IX.

Уравнение состояния идеального газа, выраженное с помощью постоянной Больцмана, имеет вид

UNaT р = —=z— = kn0T,

где n0 = NaZVvl — число молекул газа в единице объема (концентрация молекул).

При постоянной температуре давление газа прямо пропорционально концентрации его молекул.
§ II.2.1. ПОЛНАЯ И ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ СИСТЕМЫ

121

Глава II.2 ПЕРВЫЙ ЗАКОН (ПЕРВОЕ НАЧАЛО) ТЕРМОДИНАМИКИ

§ II.2.1. Полная и внутренняя энергия системы

1°. Произвольная термодинамическая система (11.1.3.1°), находящаяся в любом термодинамическом состоянии (11.1.3.3°), обладает полной энергией W, складывающейся из:

V w ТТ7- МвХ _

а) кинетическои энергии Wk механического движения системы как целого (или ее макроскопических частей);

б) потенциальной энергии (1.3.3.1°) WnBHeuiH системы во

внешних силовых полях (например, электромагнитном, гравитационном);

в) внутренней энергии U:

W - W мех + |у^внешн + и _

2°. Внутренней энергией тела или термодинамической системы (II.1.3.1°) называется энергия, зависящая только от термодинамического состояния тела (системы). Для неподвижной системы, не находящейся во внешних силовых полях, внутренняя энергия совпадает с полной энергией. Внутренняя энергия совпадает также с энергией покоя тела (системы) (1.5.7.3°) и включает в себя энергию всех видов внутренних движений в теле (системе) и энергию взаимодействия всех частиц (атомов, молекул, ионов и т. д.), входящих в тело (систему).

Например, внутренняя энергия газа с многоатомными молекулами (аммиак, углекислый газ и т. п.) состоит из:

а) кинетической энергии теплового поступательного и вращательного движения молекул;

б) кинетической и потенциальной энергии колебаний атомов в молекулах;

в) потенциальной энергии, обусловленной межмолекуляр-ными взаимодействиями;

Г) энергии электронных оболочек атомов и ионов;

Д) внутриядерной энергии.

Слагаемые г) и д) обычно не изменяются в процессах, происходящих при не очень высоких температурах, когда иониза-
122

ГЛ. II.2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

ция и возбуждение не играют существенной роли. В этих условиях слагаемые г) и д) не учитываются в балансе внутренней энергии. Для идеального газа (11.1.4.1°) не учитывается также слагаемое в).

3°. Внутренняя энергия является однозначной функцией термодинамического состояния системы. Значение внутренней энергии в любом состоянии не зависит от того, с помощью какого процесса система пришла в данное состояние. Изменение внутренней энергии при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 равно AU = U2 ~ U1 и не зависит от вида процесса перехода 1 2. Если система совершает круговой процесс

(П.4.1.10), то полное изменение ее внутренней энергии равно

нулю: §dU = 0 .

Как известно, математически это соотношение означает, что элементарное изменение dU внутренней энергии является полным (точным) дифференциалом. Таким же свойством, кроме внутренней энергии, обладает энтропия (11.4.4.2°) и другие функции состояния (11.1.3.8°) (ср. с 11.2.2.5°).

4°. В системе, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, внутренняя энергия зависит только от температуры и внешних параметров (11.1.3.5°). В частности, для простой системы (11.1.3.6°) с постоянной массой M внутренняя энергия есть функция температуры T и объема V системы (калорическое уравнение состояния простой системы)

U = (?{V,T).

Пример 1. Внутренняя энергия идеального газа (11.1.4.1°) зависит только от его термодинамической температуры и пропорциональна массе газа М:

T JT у

?7 - J CydT +U0 = M JCydT + uQ о ;

где CvVicv= Су/М — соответственно, теплоемкость (11.2.5.1°) и удельная теплоемкость (11.2.5.2°) газа при изохорном процессе (11.1.3.7°); U0 = U0/M — внутренняя энергия единицы массы газа при T = 0 К. Для одноатомных газов при обычных температурах Cv не зависит от T и U(T2) - U(T1) = C^T2 - T11).
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 236 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed