Главная » Самолетостроение » Физика (3 семестр) » 41.Внутренняя энергия как функция состояния. Расчет внутренней энергии многоатомных газов.

41.Внутренняя энергия как функция состояния. Расчет внутренней энергии многоатомных газов.

41.Внутренняя энергия как функция состояния. Расчет внутренней энергии многоатомных газов.

Внутренняя энергия U как функция состояния вводится первым началом термодинамики, согласно которому разность между теплотой Q, переданной системе, и работой W, совершаемой системой, зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути перехода, т.е. представляет изменение фуникции состояния ΔU

где U₁ и U₂ - внутренняя энергия системы в начальном и конечном состояниях соответственно. Уравнение (1) выражает закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам, т.е. процессам, в которых происходит передача теплоты. Для циклического процесса, возвращающего систему в начальное состояние, ΔU=0. В изохорных процессах, т.е. процессах при постоянном объеме, система не совершает работы за счет расширения, W=0 и теплота, переданная системе, равна приращению внутренней энергии: Q_v=ΔU. Для адиабатических процессов, когдаQ=0, ΔU=-W.

Внутренняя энергия тела определяет его тепловое состояние и изменяется при переходе из одного состояния в другое

Рассчитать внутреннюю энергию можно только для идеального газа, т.к. молекулы не взаимодействуют между собой и потенциальная энергия их равна нулю:

 

где i — степень свободы. Для одноатомного газа (например, инертные газы) i = 3, для двухатомного — i =5.

Из этих формул видно, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и числа молекул и не зависит ни от объема, ни от давления. Поэтому изменение внутренней энергии идеального газа определяется только изменением его температуры и не зависит от характера процесса, в котором газ переходит из одного состояния в другое:

 

где ΔT = T₂ - T₁.

Вывод формулы

Средняя кинетическая энергия молекулы .

Число молекул в газе .

Следовательно, внутренняя энергия идеального газа

 

Учитывая, что k⋅N_A = R — универсальная газовая постоянная, имеем

 — внутренняя энергия идеального газа.

---

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.

Поиск по сайту