12. Адіабатний процес

Розглянемо процес, що протікає в системі, яка не обмінюється теплотою з оточуючими тілами.

Ø  Процес в теплоізольованій системі називають адіабатним.

Так як при цьому процесі немає теплообміну між газом і навколишнім середовищем. Тому Q = 0. Перший закон термодинаміки приймає вигляд:

Аг = -ΔU.

В умовах відсутності теплообміну газу із зовнішнім середовищем робота, яку здійснює газ проти зовнішніх сил, відбувається за рахунок втрати його внутрішньої енергії.

Тому при адіабатному стисненні температура газу підвищується, а при адіабатному розширенні — знижується. Якщо стиснення газу відбувається дуже швидко, температура підвищується досить значно. На цьому засновано дію двигунів дизеля: температура повітря при швидкому стисненні в циліндрі стає настільки високою, що пальне загорається без системи запалювання.

Охолодженням газу при адіабатному розширенні пояснюється спосіб утворення хмар.

13. Ізобарний процес

При розширенні газ здійснює роботу, тобто Аз > 0. Відповідно до закону Гей-Люссака, при ізобарному розширенні газу температура збільшується, отже, збільшується і його внутрішня енергія, тобто ΔU > 0.

Ø  При ізобарному процесі кількість теплоти, яка підводиться до газу, витрачається на збільшення внутрішньої енергії і на роботу розширення, яку здійснює газ проти зовнішнього тиску:

Q = ΔU + Aз.

Якщо Q > 0, то газ може розширюватися ізобарно тільки за умови, що до нього підводиться певна кількість теплоти.

  

Питання

1. Яку енергію називають внутрішньою?

2. Наведіть приклади перетворення механічної енергії у внутрішню і навпаки.

3. Від яких фізичних величин залежить внутрішня енергія тіла?

4. Наведіть приклади зміни внутрішньої енергії шляхом здійснення роботи або шляхом теплопередачі.

5. Під час якого процесу внутрішня енергія не змінюється? Чому?

6. Від чого залежить і від чого не залежить внутрішня енергія ідеального газу?

7. Чому гази при стисненні нагріваються?

8. При розширенні стисненого повітря у вакуумі його температура знижується. Чому?

9. Чому дорівнює робота при ізохорному процесі?

10. Чи можна роботу ідеального газу характеризувати як зміну його потенційної енергії?

 11. Який знак може мати кожна з величин, що входять до запису першого закону термодинаміки? Наведіть приклади, що підтверджують вашу відповідь.

12. Сформулюйте перший закон термодинаміки, записаний у вигляді Аг = Q - ΔU.

13. Чому можна говорити, що система має внутрішню енергію, але не можна сказати, що вона володіє запасом певної кількості теплоти або роботи?

14. Чи можна стверджувати, що робота і кількість теплоти — це особливі форми енергії в природі?

 15. Чи можна передати газу деяку кількість теплоти, не викликаючи при цьому підвищення його температури?

16. У якому випадку робота газу більша: при ізотермічному розширенні від об’єму V1 до об’єму V2, або при ізобарному розширенні від V1 до V2?

17. Наведіть приклади адіабатних процесів у природі і техніці.

18. За рахунок якої енергії здійснюється робота при адіабатичному розширенні газу? при ізотермічному розширенні газу?