Термодинамика

Любое окружающее нас тело, состоящее из множества частиц, является термодинамической системой.

Все термодинамические тела стремятся к равновесному состоянию, т.е. Т и Р = const и Е_внутр.= const.

Теплота – это энергия, которая получает или отдаёт тепло.

Нагревание - это повышение температуры тела Сообщение теплоты обязательно ведёт к нагреванию. Например, в процессе плавления вещества – температура остаётся постоянной, а теплота расходуется на увеличение потенциальной энергии молекул.

Количество теплоты

Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплообменом или теплопередачей.

Теплообмен происходит между телами, имеющими разную температуру. При установлении контакта между телами с различной температурой в результате взаимодействия атомов или молекул на границе соприкосновения тел происходит передача части внутренней энергии от тела с более высокой температурой к телу, у которого температура ниже.

Энергия, переданная телу в результате теплообмена, называется количеством теплоты.

Если процесс теплопередачи не сопровождается работой (А=0), то количество теплоты Q равно изменению внутренней энергии тела ΔЕ:

Q = ΔЕ

Число атомов или молекул пропорционально массе тела , поэтому, изменение внутренней энергии ΔЕ тела и, следовательно, количество теплоты Q пропорционально его массе m и изменению температуры ΔT:

Q = ΔЕ = cm ΔT

Единица удельной теплоёмкости 1 Дж/(кг * К)

По закону сохранения энергии алгебраическая сумма изменений внутренней энергии тел равна нулю:

ΔЕ1 + ΔЕ2= 0

Уравнение теплового баланса с1m1ΔТ1 + с2m2ΔТ2 = 0

Теплота парообразования расходуется на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул вещества и работу при расширении пара.

При конденсации происходит выделение такого же количества теплоты, какое поглощалось при испарении:

Qk = - rm

При постоянной температуре при условии передачи телу количества теплоты Q_пл , пропорционального массе m тела:

Qпл = - λm где λ – удельная теплота плавления, измеряется в (Дж/кг)

Превращение жидкости в кристаллическое тело сопровождается выделением такого же количества теплоты, какое поглощалось при его плавлении:

Qкр = - λm

Тепловая машина – это устройство, с помощью которого часть энергии системы можно превратить в механическую энергию и за счёт неё совершить работу (так работают паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели).

Q₁ - количество теплоты, затраченное нагревателем

Q₂ - количество теплоты, отбираемое холодильником

КПД = (Q₁ – Q₂)/ Q₁

Через термодинамическую температуру:

КПД = (Т₁ – Т₂)/ Т₁

Для паровой турбины КПД = 25%

Для газовой турбины КПД = 50%

Первое начало термодинамики - внутренняя энергия системы может изменяться в процессе теплообмена, и в процессе совершения работы.

Подведённая к системе теплота расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение этой системой работы:

Q = ΔEвнутр + А Q>0 при совершаемой работе А>0 Q<0 при отводимом тепле A<0, т.е работа совершается против внешних сил

Адиабатный процесс – процесс совершаемый без теплообмена.

Работа над внешними телами совершается за счёт внутренний энергии системы.

А = -ΔЕ Теплоёмкость газа = 0