НАЧАЛА ФИЗИКИ
ГЛАВА 20. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ГАЗА. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССАХ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Скачать Содержание

ГЛАВА 20. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ГАЗА. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССАХ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ


Тем не менее, фамилию Карно в связи с первым законом термодинамики обычно не упоминают


Первый закон термодинамики (5.7) позволяет находить одну из величин - приращение внутренней энергии , количество сообщенной газу теплоты Q или работу, совершенную газом A, если две другие величины известны. При этом приращение внутренней энергии газа может быть найдено и независимо от первого закона термодинамики через приращение его температуры. Действительно, из определения внутренней энергии одноатомного идеального газа (20.2) находим:

,
(20.10)

где - приращение температуры газа (при условии, что не меняется количество вещества). Кроме того, с помощью закона Клапейрона-Менделеева можно связать приращение внутренней энергии одноатомного идеального газа с изменениями его давления и объема. Рассмотрим следующий пример.

Пример 20.1. Найти внутреннюю энергию одноатомного идеального газа, занимающего объем V при давлении p. То же для двухатомного газа. Как изменится энергия воздуха в комнате, если его нагреть от температуры до температуры ?

Решение. С использованием закона Клапейрона-Менделеева выражение для внутренней энергии одноатомного идеального газа можно представить в виде

,
(20.11)

где - число молей газа; R - универсальная газовая постоянная; T - абсолютная температура газа; p - давление газа; V - его объем. Энергия двухатомного газа (каковым можно считать воздух) при температурах, близких к комнатным, определяется формулой (20.11), но с коэффициентом 5/2. Поскольку в процессе нагревания воздуха в комнате не меняется его давление (так как воздух в комнате контактирует с атмосферой) и объем (мы пренебрегаем тепловым расширением стенок), для приращения внутренней энергии имеем