Результаты измерений

υ 1: υ2	∆φ = 0	∆φ = π/4	∆φ = π/2	∆φ = π
1:1
2:1
3:1
4:3

2. В выводе отметьте, от чего и как зависит вид фигур Лиссажу, какие параметры колебаний могут быть получены при анализе этих кривых?

Лабораторная работа № 2 (7к) Основы термодинамики

Цели работы: исследование термодинамических про­цессов, производимых в идеальном газе. Проверка первого начала термодинамики, расчет теплоемкости газа.

Основы теории

Раздел физики, изучающий свойства тел без использо­вания представлений о характере движения и взаимодейст­вия частиц, из которых они состоят, называется термоди­намикой.

Термодинамика рассматривает свойства тел и явления, происходящие в них, опираясь на общие законы (начала) термодинамики. Законы термодинамики и молекулярно-кинетическая теория дополняют друг друга.

Первоначально термодинамика возникла как наука об использовании теплоты для получения работы (теоретиче­ская теплотехника). Одновременно были открыты законы термодинамики, обладающие большой общностью. Эти за­коны относятся к преобразованиям энергии, ее изменениям в различных процессах и к ряду связанных с ней величин. Поэтому основное содержание современной термодинами­ки можно определить как учение о наиболее общих свойст­вах макроскопических систем и о закономерностях тепло­вых, а также ряда других физических явлений.

Внутренняя энергия. Одним из важнейших параметров термодинамической системы является ее внутренняя энер­гия. Внутренней энергией системы называют ту часть ее полной энергии, которая определяется собственными пара­метрами этой системы. Внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии хаотического теплового движения и потенциальной энергии их взаимодействия. Кине­тическая и потенциальная энергии тела как целого во внут­реннюю энергию не входят.

Внутренняя энергия идеального газа. Внутренняя энер­гия идеального газа представляет собой сумму кинетиче­ских энергий теплового движения его частиц. В статистиче­ской физике выводится закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы. На каждую поступательную и вращательную степень свободы прихо­дится энергия, равная , на каждую колебательную – кТ.

При этом без учета колебательных степеней свободы, кото­рые "включаются" при высоких температурах, для одноатомного газа i =3, для двухатомного i = 5, для многоатом­ного i = 6.

Средняя кинетическая энергия молекул газа, таким об­разом, равна . Поэтому внутренняя энергия идеально­го газа, состоящего из N молекул, .

Т ак как , то .

Рис.1. Работа в термодинамике

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от одного пара­метра – его абсолютной температуры: U = f(T).

Работа в термоди­намике. По определению работы δA=Fdl, но F=pS , a Sdl = dV => δA = pdS.

Тогда полная работа

.

Как видно из полученного выражения, работа положи­тельна при увеличении объема и отрицательна при его уменьшении. Согласно свойствам интеграла, работа также определяется площадью под кривой процесса в координа­тах рV (рис. 1).

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия изолированной термодинамической системы может изме­няться двумя способами: при совершении работы и при те­плообмене (теплопередаче).

В термодинамической системе количество переданной теплоты δQ идет на изменение внутренней энергии dU и совершение системой работы δA внешних сил:

δQ = dU+δA.

Первое начало термодинамики является законом сохра­нения энергии для термодинамических процессов.