Физические основы термодинамики

· Связь между молярной () и удельной (с) теплоемкостями газа

,

где М — молярная масса газа.

· Молярные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении соответственно равны (в целях упрощения записи в индексах обозначений молярной теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме букву «» будем опускать)

; ,

где для газа одноатомных молекул, для газа двухатомных молекул, для газа трех- и более атомных молекул.

· Уравнение Майера

.

· Показатель адиабаты

.

· Внутренняя энергия идеального газа

,

где — количество вещества.

· Работа, связанная с изменением объема газа, в общем случае вычисляется по формуле

,

где V ₁ — начальный объем газа; V ₂ — его конечный объем.

Работа газа:

а) при изобарном процессе (p =const)

;

б) при изотермическом процессе (T =const)

;

в) при адиабатном процессе

, или ,

где T ₁ — начальная температура газа; T ₂ — его конечная температура.

· Уравнение Пуассона (уравнение газового состояния при адиабатном процессе)

.

· Связь между начальным и конечным значениями параметров состояний газа при адиабатном процессе:

.

· Первое начало термодинамики в общем случае записывается в виде

Q=DU+A,

где Q – количество теплоты, сообщённое газу; DU —изменение его внутренней энергии; А — работа, совершаемая газом против внешних сил.

Первое начало термодинамики:

а) при изобарном процессе

б) при изохорном процессе (A =0)

;

в) при изотермическом процессе (D U =0)

,

г) при адиабатном процессе (Q =0)

.

· Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла в общем случае

,

где Q ₁ – количество теплоты, полученное рабочим телом (газом) от нагревателя; Q ₂ – количество теплоты, переданное рабочим телом охладителю.

КПД цикла Карно

, или ,

где T ₁ — температура нагревателя; T ₂ — температура охладителя.

· Изменение энтропии

где A и B — пределы интегрирования, соответствующие начальному и конечному состояниям системы. Так как процесс равновесный,то интегрирование проводится по любому пути.