§ 5. Адиабатический процесс

Адиабатическим называется процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой. Исключить теплообмен можно либо за счет хорошей теплоизоляции, либо за счет очень короткого времени протекания процесса (быстропротекающий процесс). Выведем уравнение адиабаты. Для этого при δQ = 0 из первого начала термодинамики (4.6) имеем:

Откуда и из (4.12) получаем:

Продифференцировав уравнение Клапейрона-Меделеева (1.2), получим:

Сложим полученное выражение с предыдущим, умноженным на , и получим:

Поскольку

уравнение (5.1) принимает вид:

Или после деления на pV:

После интегрирования получаем:

или после простейших преобразований:

Если логарифм некоторой величины есть константа, то константой, но уже другой, является и сама эта величина:

Выражение (4.20) и есть уравнение адиабаты в координатах р,V. Его называют также уравнением Пуассона, а отношение теплоемкостей - коэффициентом Пуассона.

 

ИТОГИ ЛЕКЦИИ N 4

1.     Внутренняя энергия термодинамической системы U - это энергия системы, зависящая от ее внутреннего состояния.

2.     Количество теплоты ΔQ, сообщенное термодинамической системе - это количество энергии, сообщенное системе за счет обмена энергиями между молекулами контактирующих тел.

3.     Первое начало термодинамики - это закон сохранения энергии для систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы (4.3):

ΔQ = ΔU + ΔA .

Таким образом, количество тепла ΔQ, сообщенное термодинамической системе, идет на приращение ее внутренней энергии ΔU и на совершение системой работы ΔA над внешними телами.

4.     Работа, совершенная газом при расширении (4.5):

5.     При бесконечно малом изменении состояния газа первое начало термодинамики принимает вид (4.6):

где δQ - бесконечно малое количество тепла, сообщенное телу, не является полным дифференциалом какой-либо функции; dU - полный дифференциал внутренней энергии.

6.     Теплоемкость тела (4.7):

где δQтела - количество тепла, подведенного к телу, δT - приращение его температуры, которое при этом произошло.

Удельная теплоемкость (4.8):

m - масса тела.

Молярная теплоемкость (4.9):

здесь δQM - количество тепла, подведенного к одному молю вещества для повышения его температуры на δT.

Теплоемкости Cтела , С и С связаны соотношениями:

7.     Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме (4.11):

а внутренняя энергия идеального газа (4.12):

8.     Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении (4.13) и (4.14):

Отношение называют коэффициентом Пуассона у идеального газа.

9.     Изохорический процесс:

V=const

или:

В изохорическом процессе выполняются соотношения (4.16):

10. Изобарический процесс: Р=const или:

В изобарическом процессе:

11. Изотермический процесс: Т=const или

В изотермическом процессе:

12. Адиабатическим процессом называется процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой: ΔQ = 0.

В адиабатическом процессе:

.

Уравнение адиабаты (4.20) имеет следующий вид:

где - коэффициент Пуассона, р - давление, V - объем газа.

 

Используются технологии uCoz