Теплоемкость газа. Процессы, происходящие в газах.
Стр 1 из 2Следующая ⇒ Состояние газа может быть охарактеризовано тремя величинами – давлением
где Молярная теплоемкость газа определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить 1 молю газа для нагревания его на 1 градус Кельвина. Величина молярной теплоемкости газов зависит от условий нагревания. Для выяснения такой зависимости воспользуемся уравнением состояния (1) и первым началом термодинамики, согласно которому количество теплоты
Следовательно, по определению молярной теплоемкости:
Из выражения (3) следует, что теплоемкость может иметь различные значения в зависимости от способов нагревания газа, так как одному и тому же значению Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа известно, что среднее значение кинетической энергии поступательного движения одной молекулы [2]:
где Кинетическая энергия многоатомных молекул зависит от числа степеней свободы, которое обозначается буквой Согласно теореме Больцмана на каждую степень свободы молекулы приходится одинаковое значение энергии. Средняя энергия произвольной молекулы идеального газа [2]:
Так как в идеальном газе потенциальной энергией молекул пренебрегают, то внутренняя энергия одного моля идеального газа определяется только кинетической.
где Дифференциал от внутренней энергии:
Рассмотрим основные процессы, протекающие в идеальном газе при изменении температуры, когда масса газа остается неизменной и равна одному молю. 1. Изохорический процесс. Процесс называется изохорическим, если объем газа при изменении температуры остается неизменным, т.е.
2. Изобарический процесс. Процесс, протекающий при постоянном давлении (
Возьмем дифференциал от правой и левой частей уравнения (1):
так как
Подставив в (8) вместо
Следовательно, 3. Изотермический процесс. Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной температуре (
Молярная теплоемкость при изотермическом процессе равна бесконечности. 4. Адиабатический процесс. Процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой, называется адиабатическим (
Первое начало термодинамики (2) при таком процессе имеет вид:
Откуда Адиабатический процесс описывается уравнением Пуассона, одна из форм которого имеет вид:
где 2.Принцип работы экспериментальной установки и вывод рабочих формул.
Состояние воздуха при установившемся давлении будет характеризоваться: давлением Откроем на короткое время кран С, часть воздуха из баллона выйдет в атмосферу. Процесс выхода (расширения) воздуха протекает быстро, воздух не успевает обмениваться теплом с окружающей средой, поэтому его можно считать адиабатическим. В конце адиабатического процесса состояние газа, (назовем его II) будет следующим: объём газа увеличится до Параметры воздуха в состоянии II: давление К состоянию I и II применим уравнение Пуассона (12)
Охладившийся воздух в баллоне через некоторое время нагреется вследствие теплообмена до температуры в лаборатории Параметры воздуха в III состоянии: давление Переход воздуха из состояния II в состояние III является изохорическим нагреванием. Уравнение этого процесса имеет вид:
Исключив из уравнений (13) и (14) температуры, получим:
Логарифмируя уравнение (15), получим:
Так как значения
тогда:
Формула (16) является рабочей для нахождения постоянной Пуассона. Из выражений (7) и (10) можно оценить число степеней свободы для воздуха (смеси нескольких газов):
Из выражения (17) следует, что
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|