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

Сравним теперь количества теплоты, полученные газом в рассматриваемых процессах. Для этого воспользуемся первым законом термодинамики. В изотермическом процессе температура газа не меняется, поэтому приращение внутренней энергии газа в этом процессе . Поэтому

причем при расширении газа и, следовательно, положительны.

Очевидно, при изобарическом расширении газа его температура растет (так как растет произведение pV, которое по закону Клапейрона-Менделеева пропорционально температуре газа). Поэтому . Таким образом, и изменение внутренней энергии газа и его работа при изобарическом расширении больше, чем в изотермическом. Следовательно, и

Учитывая, что в адиабатическом процессе газу не сообщают теплоту , заключаем, что количества теплоты, полученные газом в рассматриваемых процессах, удовлетворяют неравенствам

Во всех задачах на термодинамику используются рассмотренная выше логика. Во-первых, количество теплоты, сообщенное газу, его работа и приращение внутренней энергии связаны первым законом термодинамики. Во-вторых, существуют независимые от первого закона термодинамики способы вычисления приращения внутренней энергии и работы через макроскопические параметры газа и их изменения в тех или иных процессах.

¹ В молекулярной физике часто используются следующие обозначения. Если рассматривается процесс, в котором не изменяется какой-то макроскопический параметр газа, то в качестве индекса у всех величин, характеризующих этот процесс, пишут символ этого параметра. Например, C_p обозначает теплоемкость газа в процессе, в котором не изменяется давление. C_V - теплоемкость газа при постоянном объеме и т.д. Далее мы будем использовать такие обозначения.