Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты

Адиабатический процесс – это процесс, который происходит без обмена теплом с окружающей средой, т.е. .

Экспериментально адиабатический процесс можно осуществить следующими способами:

1. Быстрый процесс, когда система не успевает обменяться теплом с окружающей средой.

2. С использованием сосуда Дьюара (термоса):

3. Тело поддерживает одинаковую температуру со стенками сосуда.

Т.е. изменение энергии происходит за счёт работы внешних сил.

Берём полный дифференциал:

- здесь изменились ВСЕ параметры системы

Т.к. состояния 1 и 2 выбраны произвольно, то получается, что

- уравнение адиабаты

Для

6. Работа, теплота и внутренняя энергия при изопроцессах и адиабатическом процессе.

Изохорный процесс ().

изохорное нагревание

изохорное охлаждение

При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т.е.:

Из первого начала термодинамики () для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идёт на увеличение его внутренней энергии: . Из формулы получаем, что . Тогда для произвольной массы газа получим, что:

.

Изобарный процесс ().

Работа газа:

.

Если использовать уравнение Менделеева-Клапейрона для выбранных нами двух состояний, то: и , откуда .

Тогда выражение для работы изобарного расширения примет вид:

Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной: если , то для 1 моля газа , т.е. численно равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при нагревании его на .

В изобарном процессе при сообщении газу массой количества теплоты

его внутренняя энергия возрастает на величину

.

Изотермический процесс ().

Изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта: .

Диаграмма этого процесса в координатах представляет собой гиперболу, расположенную тем выше, чем выше температура, при которой происходил процесс.

Исходя из выражения и уравнения Менделеева-Клапейрона (), работа изотермического расширения газа:

.

Т.к. при внутренняя энергия идеального газа не изменяется:

,

то из первого начала термодинамики следует, что:

,

т.е. всё количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил:

.

Следовательно, для того, чтобы при работе расширения температура не уменьшалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.