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.
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.