สูตรสำหรับการเปลี่ยนพลังงานภายในของก๊าซ วิธีเปลี่ยนพลังงานภายในของร่างกาย

พลังงานเป็นตัวชี้วัดทั่วไปของการเคลื่อนที่ของสสารในรูปแบบต่างๆ ตามรูปแบบของการเคลื่อนที่ของสสารประเภทของพลังงานก็มีความแตกต่างกันเช่นเครื่องกลไฟฟ้าเคมี ฯลฯ ระบบอุณหพลศาสตร์ใด ๆ ในสถานะใด ๆ มีพลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งการดำรงอยู่ได้รับการพิสูจน์โดย R. Clausius (1850) และได้รับชื่อของพลังงานภายใน

กำลังภายใน (U) คือพลังงานของการเคลื่อนที่ทุกประเภทของอนุภาคขนาดเล็กที่ประกอบกันเป็นระบบและพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

พลังงานภายในประกอบด้วยพลังงานของการเคลื่อนที่เชิงแปลการหมุนและการสั่นสะเทือนของอนุภาคพลังงานของระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุลปฏิสัมพันธ์ภายในอะตอมและนิวเคลียสเป็นต้น

พลังงานของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเช่น พลังงานปฏิสัมพันธ์ของอะตอมในโมเลกุลซึ่งมักเรียกว่า พลังงานเคมี ... การเปลี่ยนแปลงของพลังงานนี้เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

สำหรับการวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ไม่จำเป็นต้องรู้ว่าพลังงานภายในประกอบด้วยการเคลื่อนที่ในรูปแบบใด

การจ่ายพลังงานภายในขึ้นอยู่กับสถานะของระบบเท่านั้น ดังนั้นพลังงานภายในจึงถือได้ว่าเป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะของสถานะนี้พร้อมกับปริมาณเช่นความดันอุณหภูมิ

แต่ละสถานะของระบบสอดคล้องกับค่าที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดของคุณสมบัติแต่ละอย่าง

หากระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันในสถานะเริ่มต้นมีปริมาตร V 1 ความดัน P 1 อุณหภูมิ T 1 พลังงานภายใน U 1 การนำไฟฟ้า 1 ฯลฯ และในสถานะสุดท้ายคุณสมบัติเหล่านี้จะเท่ากับ V 2, P 2 ตามลำดับ , T 2, U 2, æ 2 เป็นต้นจากนั้นการเปลี่ยนแปลงในแต่ละคุณสมบัติระหว่างการเปลี่ยนระบบจากสถานะเริ่มต้นไปสู่สถานะสุดท้ายจะเหมือนกันไม่ว่าระบบจะผ่านจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งด้วยวิธีใด : ที่หนึ่งสองหรือสาม (รูปที่ 1.4)

รูปที่. 1.4 ความเป็นอิสระของคุณสมบัติของระบบจากเส้นทางการเปลี่ยนแปลง

จากสถานะธรรมดาไปสู่อีกสถานะหนึ่ง

เหล่านั้น. (U 2 - U 1) I \u003d (U 2 - U 1) II \u003d (U 2 - U 1) III (1.4)

ตัวเลข I, II, III และอื่น ๆ อยู่ที่ไหน ระบุเส้นทางของกระบวนการ ดังนั้นหากระบบย้ายจากสถานะเริ่มต้น (1) ไปยังสถานะสุดท้าย (2) ไปตามเส้นทางหนึ่งและจากสถานะสุดท้ายที่จุดเริ่มต้น - ไปตามเส้นทางอื่นเช่น กระบวนการแบบวงกลม (รอบ) เกิดขึ้นจากนั้นการเปลี่ยนแปลงในแต่ละคุณสมบัติของระบบจะเท่ากับศูนย์

ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของสถานะของระบบไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางของกระบวนการ แต่ขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของระบบเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของระบบเพียงเล็กน้อยมักจะแสดงด้วยเครื่องหมายของดิฟเฟอเรนเชียล d ตัวอย่างเช่น dU คือการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ไม่มีที่สิ้นสุดของพลังงานภายในเป็นต้น

รูปแบบการแลกเปลี่ยนพลังงาน

ตามรูปแบบการเคลื่อนที่ของสสารและพลังงานประเภทต่างๆมีรูปแบบการแลกเปลี่ยนพลังงานที่แตกต่างกัน (การถ่ายโอนพลังงาน) - รูปแบบของปฏิสัมพันธ์ ในทางอุณหพลศาสตร์จะพิจารณารูปแบบการแลกเปลี่ยนพลังงานสองรูปแบบระหว่างระบบและสิ่งแวดล้อม มันเป็นการทำงานและความอบอุ่น

งาน.รูปแบบการแลกเปลี่ยนพลังงานที่ชัดเจนที่สุดคืองานเชิงกลซึ่งสอดคล้องกับรูปแบบเชิงกลของการเคลื่อนที่ของสสาร เกิดขึ้นเมื่อร่างกายเคลื่อนไหวภายใต้การกระทำของแรงทางกล ตามรูปแบบอื่น ๆ ของการเคลื่อนที่ของสสารงานประเภทอื่น ๆ ก็มีความโดดเด่นเช่นกัน: ไฟฟ้าเคมี ฯลฯ การทำงานเป็นรูปแบบหนึ่งของการส่งผ่านการเคลื่อนไหวที่เป็นระเบียบและเป็นระเบียบเนื่องจากเมื่องานเสร็จสิ้นอนุภาคของร่างกายจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ตัวอย่างเช่นการทำงานในขณะที่ขยายก๊าซ โมเลกุลของแก๊สในกระบอกสูบใต้ลูกสูบมีการเคลื่อนไหวที่ไม่เป็นระเบียบและไม่เป็นระเบียบ เมื่อก๊าซเริ่มเคลื่อนลูกสูบนั่นคือในการทำงานเชิงกลการเคลื่อนไหวที่เป็นระเบียบจะซ้อนทับกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลของก๊าซ: โมเลกุลทั้งหมดได้รับการกระจัดบางส่วนในทิศทางของการเคลื่อนที่ของลูกสูบ งานไฟฟ้ายังเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวที่เป็นระเบียบในทิศทางที่แน่นอนของอนุภาคที่มีประจุของสสาร

เนื่องจากงานเป็นหน่วยวัดพลังงานที่ส่งผ่านจึงวัดปริมาณในหน่วยเดียวกับพลังงาน

ความร้อน... รูปแบบของการแลกเปลี่ยนพลังงานที่สอดคล้องกับการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของอนุภาคขนาดเล็กที่ประกอบกันเป็นระบบเรียกว่า การแลกเปลี่ยนความร้อนและเรียกปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน ความอบอุ่น.

การถ่ายเทความร้อนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายที่ประกอบเป็นระบบอุณหพลศาสตร์และประกอบด้วยการถ่ายโอนพลังงานโดยตรงจากโมเลกุลของร่างกายหนึ่งไปยังโมเลกุลของอีกโมเลกุลหนึ่งในระหว่างการสัมผัส

ป ลองนึกภาพเรือแยก (ระบบ) ที่แบ่งออกเป็นสองส่วนโดยพาร์ติชันที่นำความร้อน AB (รูปที่ 1.5) ให้เราสมมติว่ามีก๊าซอยู่ในทั้งสองส่วนของเรือ

รูปที่. 1.5. ถึงแนวคิดของความอบอุ่น

ในครึ่งซ้ายของเรืออุณหภูมิของแก๊สคือ T 1 และครึ่งขวา T 2 ถ้า T 1\u003e T 2 ดังนั้นพลังงานจลน์เฉลี่ย ( ) ของโมเลกุลของก๊าซทางด้านซ้ายของเรือจะมากกว่าพลังงานจลน์เฉลี่ย ( ) ในครึ่งขวาของเรือ

อันเป็นผลมาจากการชนกันอย่างต่อเนื่องของโมเลกุลกับกะบังในครึ่งซ้ายของเรือพลังงานส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลของผนังกั้น โมเลกุลของก๊าซที่อยู่ทางซีกขวาของเรือชนกับกะบังจะได้รับพลังงานบางส่วนจากโมเลกุลของมัน

อันเป็นผลมาจากการชนกันเหล่านี้พลังงานจลน์ของโมเลกุลในครึ่งซ้ายของเรือจะลดลงและในครึ่งขวาจะเพิ่มขึ้น อุณหภูมิ T 1 และ T 2 จะเท่ากัน

เนื่องจากความร้อนเป็นเมตาของพลังงานปริมาณของมันจึงถูกวัดเป็นหน่วยเดียวกับพลังงาน ดังนั้นการแลกเปลี่ยนความร้อนและการทำงานจึงเป็นรูปแบบหนึ่งของการแลกเปลี่ยนพลังงานปริมาณความร้อนและปริมาณงานเป็นหน่วยวัดของพลังงานที่ถ่ายโอน ความแตกต่างระหว่างพวกเขาคือความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายโอนของอนุภาคในทางจุลฟิสิกส์การเคลื่อนที่ที่ไม่เป็นระเบียบ (และดังนั้นพลังงานของการเคลื่อนไหวนี้) และงานเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายโอนพลังงานของการเคลื่อนที่ของสสารที่มีระเบียบและมีระเบียบ

บางครั้งพวกเขากล่าวว่า: ความร้อน (หรืองาน) ถูกจ่ายหรือนำออกจากระบบในขณะที่ควรเข้าใจว่าไม่ใช่ความร้อนและงานที่จ่ายและนำออก แต่เป็นพลังงานดังนั้นจึงไม่ควรใช้นิพจน์เช่น "แหล่งจ่ายความร้อน" หรือ“ มีความร้อน”

เนื่องจากรูปแบบของการแลกเปลี่ยนพลังงาน (รูปแบบของปฏิสัมพันธ์) ของระบบกับสิ่งแวดล้อมความร้อนและการทำงานไม่สามารถเชื่อมโยงกับสถานะเฉพาะใด ๆ ของระบบไม่สามารถเป็นคุณสมบัติของมันได้และด้วยเหตุนี้หน้าที่ของสถานะ ซึ่งหมายความว่าหากระบบผ่านจากสถานะเริ่มต้น (1) ไปยังสถานะสุดท้าย (2) ด้วยวิธีที่ต่างกันความร้อนและการทำงานจะมีค่าต่างกันสำหรับเส้นทางการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกัน (รูปที่ 1.6)

ปริมาณความร้อนและงานสุดท้ายแสดงด้วย Q และ A และค่าที่น้อยที่สุดจะแสดงด้วยδQและδAตามลำดับ ปริมาณδQและδAตรงกันข้ามกับ dU ไม่ใช่ความแตกต่างทั้งหมดเนื่องจาก Q และ A ไม่ใช่ฟังก์ชันสถานะ

เมื่อเส้นทางของกระบวนการถูกกำหนดไว้ล่วงหน้างานและความร้อนจะได้รับคุณสมบัติของการทำงานของสถานะของระบบนั่นคือ ค่าตัวเลขจะถูกกำหนดโดยสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของระบบเท่านั้น

คำถามที่พบบ่อยที่สุด

เป็นไปได้ไหมที่จะทำการประทับตราบนเอกสารตามตัวอย่างที่ให้มา? ตอบ ใช่มันเป็นไปได้ ส่งสำเนาที่สแกนหรือภาพถ่ายคุณภาพดีไปยังที่อยู่อีเมลของเราและเราจะทำสำเนาที่จำเป็น

คุณยอมรับการชำระเงินประเภทใด? ตอบ คุณสามารถชำระเงินสำหรับเอกสารในเวลาที่ได้รับจากผู้ให้บริการจัดส่งหลังจากที่คุณตรวจสอบความถูกต้องของการกรอกข้อมูลและคุณภาพของการดำเนินการของประกาศนียบัตร นอกจากนี้คุณยังสามารถทำได้ที่สำนักงานของ บริษัท ไปรษณีย์ที่ให้บริการเงินสดในการจัดส่ง
เงื่อนไขการจัดส่งและการชำระเงินทั้งหมดของเอกสารอธิบายไว้ในส่วน "การชำระเงินและการจัดส่ง" นอกจากนี้เรายังพร้อมที่จะรับฟังข้อเสนอแนะของคุณเกี่ยวกับเงื่อนไขการจัดส่งและการชำระเงินสำหรับเอกสาร

ฉันจะมั่นใจได้หรือไม่ว่าหลังจากสั่งซื้อแล้วคุณจะไม่หายไปพร้อมกับเงินของฉัน? ตอบ ในด้านการออกวุฒิบัตรเรามีประสบการณ์ที่ยาวนานพอสมควร เรามีเว็บไซต์หลายแห่งที่ได้รับการอัปเดตอย่างต่อเนื่อง ผู้เชี่ยวชาญของเราทำงานในส่วนต่างๆของประเทศเตรียมเอกสารมากกว่า 10 ฉบับต่อวัน ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเอกสารของเราได้ช่วยคนจำนวนมากในการแก้ปัญหาการจ้างงานหรือย้ายไปทำงานที่มีค่าตอบแทนสูง เราได้รับความไว้วางใจและการยอมรับในหมู่ลูกค้าของเราดังนั้นเราจึงไม่มีเหตุผลที่จะทำเช่นนี้ ยิ่งไปกว่านั้นมันเป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการทางกายภาพ: คุณจ่ายสำหรับการสั่งซื้อของคุณทันทีที่คุณได้รับมันอยู่ในมือของคุณไม่มีการชำระเงินล่วงหน้า

ฉันสามารถสั่งวุฒิบัตรจากมหาวิทยาลัยใด ๆ ได้หรือไม่? ตอบ โดยทั่วไปใช่ เราทำงานในพื้นที่นี้มาเกือบ 12 ปี ในช่วงเวลานี้ฐานข้อมูลเกือบสมบูรณ์ของเอกสารที่ออกโดยมหาวิทยาลัยเกือบทุกแห่งในประเทศและสำหรับปีที่แตกต่างกันของปัญหาได้ถูกสร้างขึ้น สิ่งที่คุณต้องมีคือเลือกมหาวิทยาลัยเฉพาะทางเอกสารและกรอกแบบฟอร์มสั่งซื้อ

จะทำอย่างไรหากพบการพิมพ์ผิดและข้อผิดพลาดในเอกสาร ตอบ เมื่อได้รับเอกสารจาก บริษัท ขนส่งหรือ บริษัท ไปรษณีย์ของเราเราขอแนะนำให้คุณตรวจสอบรายละเอียดทั้งหมดอย่างรอบคอบ หากพบการพิมพ์ผิดข้อผิดพลาดหรือความไม่ถูกต้องคุณมีสิทธิ์ที่จะไม่เข้ารับประกาศนียบัตรและคุณต้องระบุข้อบกพร่องที่ค้นพบเป็นการส่วนตัวไปยังผู้จัดส่งหรือเป็นลายลักษณ์อักษรโดยการส่งอีเมล
โดยเร็วที่สุดเราจะแก้ไขเอกสารและส่งไปยังที่อยู่ที่ระบุโดยเร็วที่สุด บริษัท ของเราจะจ่ายค่าขนส่งให้แน่นอน
เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิดดังกล่าวก่อนกรอกแบบฟอร์มต้นฉบับเราจะส่งเอกสารจำลองในอนาคตทางไปรษณีย์ไปยังลูกค้าเพื่อตรวจสอบและอนุมัติเวอร์ชันสุดท้าย ก่อนที่จะส่งเอกสารทางไปรษณีย์หรือทางไปรษณีย์เรายังถ่ายภาพและวิดีโอเพิ่มเติม (รวมถึงในแสงอัลตราไวโอเลต) เพื่อให้คุณมีความคิดที่ชัดเจนว่าคุณจะได้อะไรในท้ายที่สุด

คุณต้องทำอะไรบ้างเพื่อสั่งซื้อประกาศนียบัตรใน บริษัท ของคุณ? ตอบ ในการสั่งซื้อเอกสาร (ใบรับรองอนุปริญญาใบแสดงผลการศึกษา ฯลฯ ) คุณต้องกรอกแบบฟอร์มสั่งซื้อออนไลน์บนเว็บไซต์ของเราหรือส่งอีเมลของคุณเพื่อที่เราจะส่งแบบฟอร์มแบบสอบถามที่คุณต้องกรอกและส่งกลับไปที่ เรา.
หากคุณไม่ทราบว่าจะระบุอะไรในช่องใด ๆ ของแบบฟอร์มคำสั่งซื้อ / แบบสอบถามให้เว้นว่างไว้ ดังนั้นเราจะชี้แจงข้อมูลที่หายไปทั้งหมดทางโทรศัพท์

รีวิวล่าสุด

Torywild:

ฉันตัดสินใจซื้อประกาศนียบัตรใน บริษัท ของคุณเมื่อฉันย้ายไปอยู่เมืองอื่นและในทรัพย์สินของฉันฉันไม่พบประกาศนียบัตรของฉัน ถ้าไม่มีเขาฉันจะไม่ได้รับการว่าจ้างให้ทำงานที่มีค่าตอบแทนสูง ที่ปรึกษาของคุณรับรองกับฉันว่าไม่มีการเปิดเผยข้อมูลนี้และไม่มีใครสามารถแยกความแตกต่างของเอกสารออกจากต้นฉบับได้ สงสัยไม่ได้ออกไป แต่ฉันต้องรับความเสี่ยง ฉันชอบที่ไม่จำเป็นต้องชำระเงินล่วงหน้า โดยทั่วไปฉันได้รับประกาศนียบัตรตรงเวลาและฉันไม่ได้ถูกหลอก ขอบคุณ!

Oksana Ivanovna:

เมื่อประกาศนียบัตรของฉันถูกขโมยฉันเสียใจมาก ท้ายที่สุดฉันถูกไล่ออกในเวลานั้นและตอนนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหางานที่ดีได้หากไม่มีประกาศนียบัตรการศึกษาระดับสูง โชคดีที่เพื่อนบ้านแนะนำให้ติดต่อองค์กรของคุณ ตอนแรกฉันตอบสนองด้วยความไม่เชื่อ แต่ก็ตัดสินใจที่จะเสี่ยง ฉันโทรหาผู้จัดการของ บริษัท อธิบายสถานการณ์ของฉัน และฉันก็โชคดี! ทุกอย่างเสร็จสิ้นในทันทีและที่สำคัญที่สุดพวกเขาสัญญาว่าจะไม่เปิดเผยความลับของฉัน ฉันกังวลว่าในภายหลังความจริงเรื่องการซื้อประกาศนียบัตรของฉันจะไม่เกิดขึ้น

Masha Kutenkova:

ขอบคุณสำหรับการทำงานของคุณ! ฉันสั่งประกาศนียบัตรในปีพ. ศ. เมื่อพวกเขาเริ่มยกเอกสารปรากฎว่ามีประสบการณ์เพียงเล็กน้อยและจำเป็นต้องมีเอกสารยืนยันการศึกษาด้วย ฉันไม่มีมันและเจ้านายก็รู้เรื่องนี้และเธอเองก็แนะนำ บริษัท ของคุณ (คุณเห็นไหมฉันเป็นพนักงานไม่มีอะไรแบบนั้น) เธอชี้ให้ฉันดูรายละเอียดในเอกสาร - พวกเขาบอกว่าปีไหนใช้หมึกพิมพ์ความหนาของลายเซ็น ฯลฯ ขอบคุณสำหรับความพิถีพิถันและคุณภาพ!

เลนโอเค:

หลังจากอ่านเรื่องราวเกี่ยวกับการปลดพนักงานที่น่าอับอายซึ่งมีการพิมพ์วุฒิบัตรบนเครื่องพิมพ์สีแล้วฉันก็ไปสมัครเรียนที่มหาวิทยาลัย อนิจจาไม่มีงบประมาณไม่มีเงินเรียนและจ่ายค่าเซสชันด้วยฉันต้องเสี่ยง แม้ว่าฉันจะดีใจมากที่ได้รู้จัก บริษัท ของคุณ แม้ว่าฉันจะไม่ได้รับประกาศนียบัตรจากคุณเนื่องจากความล้มเหลวในการทำบล็อกที่ใช้งานได้จริงนี่ไม่ใช่ความผิดคุณ วิธีค้นหาสถานที่ใหม่ - เหมาะกับคุณโดยไม่รอช้า!

เจอร์รี่เทอร์รี่:

เมื่อเห็นว่าเพื่อนร่วมงานของฉันรู้สึกลำบากใจเพียงใดที่หนีออกจากงานเพื่อรับวุฒิบัตรปลอมมันเป็นเรื่องน่ากลัวที่จะทำตามตัวอย่างของเขา ถ้าไม่ใช่เพราะเจ้าพ่อที่สั่งจากคุณฉันจะไม่เสี่ยง เธอมั่นใจว่าทุกอย่างราบรื่นที่นี่และชื่อของฉันจะอยู่ในทุกที่ที่จำเป็น ฉันมีเวลา 4 วันสำหรับทุกสิ่ง ขอบคุณสำหรับความเร็ว - เราทำได้ใน 3 ข้อและยังสามารถศึกษาวิธีการปลอมเอกสารได้อย่างพิถีพิถัน แต่แบบฟอร์มของคุณไม่เหมาะกับของปลอมซึ่งหมายความว่าจะผ่านไปสำหรับต้นฉบับ

Andrei:

ฉันไม่เคยคิดมาก่อนว่าฉันจะต้องซื้อปริญญาบัตร หลังเลิกเรียนลูกสาวของฉันออกจากโปแลนด์ไปทำงานเมื่อเธอกลับมา 5 ปีต่อมาเธออยากได้งานเป็นนักออกแบบเสื้อผ้าที่แฟชั่นเฮาส์ในท้องถิ่น ไม่มีใครอยากจ้างเธอโดยไม่ได้รับปริญญาบัตร เขาเข้าใจว่าถ้าเขาไม่ได้งานนี้เขาจะออกอีกครั้ง ตอนเย็นใช้อินเทอร์เน็ตและในตอนเช้าฉันก็อยู่ในสำนักงานพร้อมเอกสารของลูกสาว หนึ่งสัปดาห์ต่อมาเขาเข้ารับปริญญาบัตรกับเธอและในที่สุดเธอก็อยู่ทำงานในเมืองของเธอในตำแหน่งที่ต้องการ คุณไม่สามารถจินตนาการได้ว่าฉันรู้สึกขอบคุณคุณแค่ไหน!

ที่ไหน ประวัติย่อคือความจุความร้อนโมลาร์ของก๊าซที่ปริมาตรคงที่

2. กระบวนการไอโซบาริกเกิดขึ้นที่ความดันคงที่ ร\u003d const.

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการไอโซบาริกเขียนไว้ดังนี้:

(10)

เหล่านั้น สมาชิกทุกคนจะได้รับการอนุรักษ์ไว้

ในกรณีนี้ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ก๊าซจึงเป็นเช่นนั้น

ที่ไหน คพี คือความจุความร้อนโมลาร์ของก๊าซที่ความดันคงที่

เมื่อพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของก๊าซคำนวณโดยสูตร (9) และสามารถหางานได้จากสมการ Mendeleev-Clapeyron:

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์สามารถเขียนใหม่ได้ว่า:

(13)

จากนิพจน์สุดท้ายจะพบความสัมพันธ์ระหว่างความจุความร้อนของโมลาร์ คพี และ ประวัติย่อ

โดยที่ R \u003d 8.31 J / (mol × K) คือค่าคงที่ของก๊าซสากล

จากสมการ (14) เรียกว่าสมการเมเยอร์จะเห็นว่า C P > ประวัติย่อ.

มูลค่าที่มากขึ้น C Pเมื่อเทียบกับ ประวัติย่ออธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสำหรับการให้ความร้อนกับก๊าซ 1 โมลโดย 1 K ที่ความดันคงที่จำเป็นต้องใช้ความร้อนมากกว่าการให้ความร้อนที่ปริมาตรคงที่เนื่องจากส่วนหนึ่งของความร้อนระหว่างการให้ความร้อนแบบไอโซบาริกจะต้องทำงาน

3. กระบวนการไอโซเทอร์มอลเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ ที \u003d const.

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการความร้อนใต้พิภพเขียนไว้ดังนี้:

เหล่านั้น ความร้อนทั้งหมดที่จ่ายให้กับก๊าซจะไปที่ประสิทธิภาพการทำงานของมันเท่านั้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในเนื่องจากอุณหภูมิคงที่เท่ากับศูนย์

(16)

ความจุความร้อนในกระบวนการความร้อนคือ C T = ¥.

ความสัมพันธ์ระหว่างความจุความร้อนของก๊าซและจำนวนองศาอิสระของโมเลกุล

ตามทฤษฎีคลาสสิกของความจุความร้อนของก๊าซความจุความร้อนโมลาร์ของก๊าซ C P และ ประวัติย่อ สามารถกำหนดได้หากทราบจำนวนองศาอิสระ ผม โมเลกุลประเภทนี้ จำนวนองศาอิสระหมายถึงจำนวนพิกัดอิสระที่ต้องกำหนดเพื่อกำหนดตำแหน่งของร่างกายหรืออนุภาคของร่างกายในอวกาศได้อย่างสมบูรณ์ ในก๊าซเชิงเดี่ยวโมเลกุลที่ประกอบด้วยหนึ่งอะตอม (อาร์กอนฮีเลียม) การเคลื่อนที่ของแต่ละโมเลกุลจะอธิบายด้วยพิกัดอิสระสามตัว x, ย, zนั่นคือแต่ละโมเลกุลมีอิสระสามองศา

โมเลกุลของก๊าซไดอะตอม (ไฮโดรเจนไนโตรเจนออกซิเจนคาร์บอนมอนอกไซด์ ฯลฯ ) มีอิสระห้าองศาเนื่องจาก นอกเหนือจากการเคลื่อนไหวแบบแปลสามครั้งแล้วยังสามารถทำการเคลื่อนไหวแบบหมุนได้อีกสองรอบ

แกนที่ตั้งฉากกันสองแกนทำมุมฉากโดยมีเส้นเชื่อมต่อระหว่างอะตอมทั้งสอง ถ้าระยะห่างระหว่างอะตอมในโมเลกุลไดอะตอมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ (โมเลกุลกึ่งยืดหยุ่น) นั่นคือ อะตอมทำให้เกิดการสั่นสะเทือนจากนั้นโมเลกุลดังกล่าวมีอิสระหกองศา สามองศาของความอิสระสอดคล้องกับการแปลสองเป็นแบบหมุนและอีกระดับหนึ่งกับการเคลื่อนที่แบบสั่นของอะตอมของโมเลกุล

โมเลกุลของก๊าซไตรอะตอม (ถ้าศูนย์กลางของสามอะตอมไม่ได้ตั้งอยู่บนเส้นตรงหนึ่งเส้น) และก๊าซโพลีอะตอมมีองศาอิสระหกองศา: สามในนั้นหมายถึงการเคลื่อนที่เชิงแปลและสามเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน

ทฤษฎีคลาสสิกของความจุความร้อนตั้งอยู่บนกฎของการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอในระดับอิสระซึ่งทำให้สามารถกำหนดค่าเฉลี่ยของพลังงานของโมเลกุลหนึ่งได้

พลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลของก๊าซอุดมคติเชิงเดี่ยวเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์

(17)

ดังนั้นจึงเป็นไปตามที่พลังงานนี้ต่อหนึ่งองศาของอิสระในการเคลื่อนที่เชิงแปลจะเท่ากับ ดังนั้นโมเลกุลที่มี ผม องศาอิสระมีพลังงาน

ค่าคงที่ Boltzmann อยู่ที่ไหน (\u003d 1.38 × 10 -23 J / K)

จากนั้นพลังงานภายในของก๊าซอุดมคติหนึ่งโมลจะเป็น

, (18)

ที่ไหน ไม่มี คือจำนวนโมเลกุลในโมลของก๊าซในอุดมคติ

ความแตกต่างของนิพจน์นี้เกี่ยวกับอุณหภูมิเราได้รับสำหรับความจุความร้อนโมลาร์ของก๊าซในอุดมคติที่ปริมาตรคงที่

(19)

การแทนที่ค่า ประวัติย่อ ในสมการของเมเยอร์ (8) เราพบนิพจน์สำหรับความจุความร้อนของฟันกราม C P

(20)

ในบางกรณีจำเป็นต้องทราบอัตราส่วนของความจุความร้อน C P และ ประวัติย่อซึ่งจะ

เห็นได้จากสูตร (11) และ (12) ตามทฤษฎีคลาสสิกความจุความร้อนของก๊าซไม่ควรขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

กระบวนการอะเดียแบติก

อะเดียแบติกเป็นกระบวนการเปลี่ยนสถานะของก๊าซที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม กระบวนการใด ๆ ที่ดำเนินไปอย่างรวดเร็วในก๊าซนั้นแทบจะเป็นอะเดียแบติก กระบวนการอะเดียแบติกเกิดขึ้นในเครื่องยนต์สันดาปภายในหน่วยทำความเย็น ฯลฯ

ในกระบวนการอะเดียแบติกและสมการของกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์จะอยู่ในรูปแบบ:

สำหรับก๊าซหนึ่งโมลคุณสามารถเขียนได้

ดังนั้นในกระบวนการอะเดียแบติกสามารถทำงานได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการจัดหาพลังงานภายในของระบบเท่านั้น ดังนั้นในระหว่างการขยายตัวของอะเดียแบติกอุณหภูมิของก๊าซควรลดลง ( dT < 0), а при адиабатном сжатии температура должна повышаться (dT \u003e 0) ในระหว่างการบีบอัดอะเดียแบติก - การขยายตัวพารามิเตอร์ทั้งหมดของสถานะก๊าซจะเปลี่ยนไป ( ร, วี, ที). การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของก๊าซในระหว่างการบีบอัดอะเดียแบติกเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานที่ใช้จ่ายจากภายนอกในการบีบอัดก๊าซนั้นใช้ไปกับการเพิ่มพลังงานภายในอย่างสิ้นเชิง

การแทนค่าเป็นสมการ (23) ค่าจากสมการ Mendeleev - Clapeyron และหารตัวแปรเราเขียนไว้ในรูป

หรือ , (24)

การบูรณาการและการแสดงออกที่มีศักยภาพ (24) เราได้รับ:

สมการ (25) เป็นสมการของกระบวนการอะเดียแบติกและเรียกว่าสมการของปัวซอง เนื่องจากเลขชี้กำลังของเส้นโค้งอะเดียแบติกเส้นโค้งของกระบวนการอะเดียแบติก (อะเดียแบติก) จึงชันกว่าไอโซเทอร์ม

คำอธิบายของการตั้งค่าและวิธีการวัด

ในการกำหนดอัตราส่วนของความจุความร้อนจะใช้วิธีการขึ้นอยู่กับการขยายตัวของอะเดียแบติกของก๊าซ

อากาศที่ติดอยู่ในเรือจะผ่านสามสถานะต่อเนื่องกัน (รูปที่ 1) สถานะแรกโดดเด่นด้วยพารามิเตอร์ หน้า 1 V 1 T 1... สถานะที่สองของก๊าซถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ หน้า 2 V 2 T 2... สถานะที่สามสอดคล้องกับพารามิเตอร์ หน้า 3 V 2 T 1... ก๊าซผ่านจากสถานะแรกไปยังสถานะที่สองโดยการขยายตัวของอะเดียแบติก ก๊าซผ่านจากสถานะที่สองไปยังสถานะที่สามแบบไอโซคอร์

ในกระบวนการอะเดียแบติก 1-2 ความดันและปริมาตรของก๊าซตามสมการปัวซองมีความสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:

สถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของก๊าซนั้นมีอุณหภูมิเท่ากันดังนั้นเราจึงได้รับ

เราได้รับการแก้สมการ (26) และ (27)

(28)

รูปที่. หนึ่ง

เนื่องจากความดัน หน้า 1, หน้า 2, หน้า 3 แตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญด้วยการคำนวณโดยประมาณของความแตกต่างของลอการิทึมในสูตร (28) สามารถแทนที่ได้ด้วยความแตกต่างของตัวเลขเอง

ในการทดลองที่กำลังดำเนินการอยู่ความดัน หน้า 2 เท่ากับบรรยากาศและความดัน หน้า 1 และ หน้า 3 เกินความดันบรรยากาศ หน้า 2 โดยค่าที่กำหนดโดยความสูงของคอลัมน์ของเหลวในมาโนมิเตอร์ ชั่วโมง 1 และ ชั่วโมง 2 ตามลำดับ โดยคำนึงถึงสิ่งนี้สูตร (29) สำหรับการคำนวณค่าจะอยู่ในรูปแบบ

อุปกรณ์วัดสำหรับการตรวจวัดประกอบด้วยขวดแก้วความจุขนาดใหญ่ 1 วาล์ว 3 เครื่องวัดความดันของเหลวแบบเปิด 4 และปั๊มแรงดันแบบแมนนวล 2 (รูปที่ 2)

หากอากาศถูกสูบเข้าไปในกระบอกสูบโดยที่วาล์ว 3 เปิดอยู่ความดันในกระบอกสูบจะเพิ่มขึ้นและสูงกว่าบรรยากาศตามปริมาณ ชั่วโมง 1ระบุด้วยมาตรวัดความดัน กระบวนการ 1-2 (ดูรูปที่ 1) ดำเนินการโดยการเปิดวาล์ว 3 เพื่อให้ความดันในกระบอกสูบเท่ากับความดันบรรยากาศ จากนั้นก็มาถึงกระบวนการของการให้ความร้อนแบบไอโซคอริก 2-3 อันเป็นผลมาจากการที่ความดันเพิ่มขึ้นและสูงเกินชั้นบรรยากาศโดยปริมาณ ชั่วโมง 2.

สั่งงาน

1. เปิดก๊อก 3.

2. ปั๊ม 2 กำลังสูบอากาศเข้าไปในกระบอกสูบและวาล์ว 3 ใช้เพื่อตัดการเชื่อมต่อออกจากการติดตั้ง (เพื่อหลีกเลี่ยงการขับของเหลวออกจากมาตรวัดความดันคุณต้องหมุน 2-3 ครั้ง)

3. หลังจากอุณหภูมิในกระบอกสูบเท่ากับอุณหภูมิโดยรอบ (ความดันในกระบอกสูบจะหยุดเปลี่ยน) อ่านความแตกต่างของระดับของเหลวใน manometer ชั่วโมง 1 (อ่าน ma-

ตัวเลขที่หัวเข่าขวาและซ้าย L 1 และ L 2หาผลรวมหรือผลต่างขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดศูนย์)

4. โดยการเปิดวาล์ว 3 อากาศในกระบอกสูบจะได้รับอย่างรวดเร็วเพียงพอและขยายตัวแบบอะเดียแบติกจนกว่าความดันในกระบอกสูบจะเท่ากับความดันบรรยากาศ ก๊อก 3 จะปิดในขณะที่เสียงที่เกิดขึ้นเมื่ออากาศออกหรือในขณะที่ระดับของเหลวในขาทั้งสองข้างเท่ากัน

5. ทันทีที่ก๊าซระบายความร้อนในระหว่างการขยายตัวของอะเดียแบติกจะร้อนถึงอุณหภูมิห้อง (ประมาณ 2-3 นาทีหลังจากปิดวาล์ว 3) อ่านมาตรวัดความดัน L 3 และ L 4 และค้นหา ชั่วโมง 2.

6. ค่าคำนวณโดยสูตร (30)

7. ทำการทดลองซ้ำอย่างน้อยสิบครั้งที่ความดันอากาศส่วนเกินต่างๆ (ค่า ชั่วโมง 1).

การประมวลผลการวัดผล

1. ผลลัพธ์ของการวัดและการคำนวณจะถูกบันทึกไว้ในตาราง

ค่า L 1, L 2, L 3, L 4, ชั่วโมง 1, ชั่วโมง 2 วัดเป็นมิลลิเมตรของคอลัมน์ของเหลวที่เทลงในมาตรวัดความดัน

2. ค่าเฉลี่ยคำนวณ



สภาวะสมดุลและสภาวะไม่มีสมดุลของก๊าซ

สถานะของระบบก๊าซอาจเป็นภาวะสมดุลหรือไม่มีความสมดุล สภาวะสมดุลถือเป็นสถานะที่พารามิเตอร์ของก๊าซ ( พี, V, T) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตราบเท่าที่คุณต้องการจนกว่าอิทธิพลภายนอกบางอย่างจะนำระบบออกจากสถานะนี้ (สันนิษฐานว่าไม่มีการไหลของมวลความร้อน ฯลฯ ).
ตัวอย่างของสภาวะสมดุลคือระบบของน้ำและไอน้ำที่อยู่ในภาชนะปิดที่มีฉนวนกันความร้อน

ระบบสมดุลยังเป็นก๊าซที่อยู่ในกระบอกสูบฉนวนความร้อนใต้ลูกสูบซึ่งกระทำโดยแรงคงที่ แต่ก๊าซในกระบอกสูบที่มีลูกสูบเคลื่อนที่ได้สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเช่นขยายตัวหรือหดตัว
เมื่อขยายตัวก๊าซที่อยู่ติดกับลูกสูบโดยตรงจะอยู่ภายใต้ความกดดันน้อยกว่าก๊าซที่อยู่ห่างจากลูกสูบที่เคลื่อนย้ายได้ เมื่อบีบอัดในทางกลับกันความดันใกล้ลูกสูบจะสูงกว่า
ดังนั้นสถานะของก๊าซในกรณีนี้จึงถือว่าไม่มีความสมดุล (ในขอบเขตพารามิเตอร์หรือพารามิเตอร์ต่างกันในขนาด)... ด้วยเหตุผลเดียวกันก๊าซจะไม่สมดุลหากความร้อนถูกส่งไปยังกระบอกสูบเนื่องจากอุณหภูมิของชั้นก๊าซที่อยู่ถัดจากผนังกระบอกสูบที่ให้ความร้อนจะสูงกว่าอุณหภูมิของชั้นที่อยู่ห่างไกลจากผนัง

สถานะสมดุลแต่ละสถานะของระบบสามารถแสดงในระบบพิกัดได้โดยจุดเดียวที่ระบุลักษณะความคงที่ของพารามิเตอร์ทั้งหมด

ลำดับของการเปลี่ยนแปลงสถานะทางอุณหพลศาสตร์ของระบบเรียกว่ากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ โดยทั่วไปแล้วกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์จะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทั้งหมดหรือบางส่วนของระบบแก๊ส
หากการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของก๊าซในเวลาช้ามากความแตกต่างในส่วนต่างๆของระบบในระหว่างกระบวนการอาจถูกละเลยได้ การเปลี่ยนแปลงของระบบจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่งสามารถพิจารณาได้ตามอัตภาพว่าประกอบด้วยชุดของสภาวะสมดุลที่ต่อเนื่องกันนั่นคือกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์สมดุล
เห็นได้ชัดว่าเมื่อก๊าซผ่านจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งด้วยความเร็ว จำกัด จะไม่พบความเท่าเทียมกันของพารามิเตอร์ของก๊าซและกระบวนการดังกล่าวไม่ใช่สภาวะสมดุล

กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์สามารถ ย้อนกลับได้ และ กลับไม่ได้.
กระบวนการสมดุลเรียกว่าย้อนกลับได้ซึ่งดำเนินไปในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับผ่านสถานะสมดุลชุดเดียวกันโดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบเองและร่างกายที่อยู่รอบ ๆ ระบบ นั่นคืออันเป็นผลมาจากกระบวนการที่ย้อนกลับได้พารามิเตอร์ของระบบก๊าซในช่วงครึ่งแรกของเวลาจะเปลี่ยนไปตามรูปแบบที่แน่นอนและในช่วงครึ่งหลังของเวลาที่พวกเขากลับสู่สถานะเริ่มต้นอย่างเคร่งครัดในทางตรงกันข้าม " เส้นทาง".
กระบวนการที่ไม่สมดุลไม่เป็นไปตามเงื่อนไขข้างต้นนั่นคือไม่สามารถย้อนกลับได้

กระบวนการจริงทั้งหมดที่พิจารณาโดยวิศวกรรมความร้อนนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้นั่นคือกระบวนการย้อนกลับเป็นแบบจำลองในอุดมคติ



งานแก๊ส

เมื่อความดันสูงขึ้นก๊าซในเรือมีแนวโน้มที่จะขยายตัวนั่นคือเพื่อเพิ่มปริมาตร แนวโน้มนี้อาจถูกขัดขวางโดยแรงภายนอกที่กระทำต่อก๊าซ เห็นได้ชัดว่าหากก๊าซสามารถขยายตัวได้แม้จะมีการต่อต้านที่รุนแรงจากภายนอกก็จะสามารถเอาชนะกองกำลังภายนอกเหล่านี้ได้
ในทำนองเดียวกันเมื่อบีบอัดก๊าซที่บรรจุอยู่ในเรือต้องทำงานเพื่อเอาชนะความดันก๊าซ

ลองกำหนดงานที่อธิบายไว้ข้างต้นดำเนินการโดยก๊าซหรือแรงภายนอก สมมติว่ามีก๊าซบางส่วนอยู่ในกระบอกสูบภายใต้ลูกสูบเลื่อนที่ไม่มีแรงเสียดทานซึ่งมีการใช้แรงภายนอก ในสถานะเริ่มต้นระบบจะสมดุล - แรงที่กระทำต่อลูกสูบจะสมดุลกับความดันก๊าซและลูกสูบจะอยู่นิ่ง

ปล่อยให้เป็นผลมาจากการจ่ายความร้อนก๊าซจะขยายตัวเพื่อให้ความดันยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนตามระยะทางที่กำหนดΔh ในขณะเดียวกันก๊าซก็ทำงานได้เท่ากับผลคูณของแรงและระยะทางที่เดินทาง
ทราบความดันแก๊ส p (ซึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการ) และพื้นที่ของลูกสูบ S เป็นไปได้ที่จะกำหนดแรงที่กระทำต่อลูกสูบจากด้านก๊าซ: F \u003d pS และงานที่ทำโดยก๊าซจะเท่ากับ

ΔA \u003d FΔh \u003d pSΔh

แต่ผลิตภัณฑ์SΔhเป็นการเปลี่ยนแปลงเบื้องต้นของปริมาตรΔVที่ก๊าซครอบครอง ดังนั้นจึงสามารถเขียนได้ว่างานที่ทำโดยก๊าซขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร:

ΔA \u003d FΔh \u003d pSΔh \u003d pΔV

หากเราแสดงภาพการเปลี่ยนแปลงของก๊าซจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งในระบบพิกัดในรูปแบบของเส้นโค้งแต่ละจุดของเส้นโค้งนี้จะสอดคล้องกับพารามิเตอร์บางอย่าง p i V i
การแบ่งเส้นโค้งนี้ออกเป็นส่วนพื้นฐานเราสามารถสันนิษฐานได้ตามอัตภาพว่าความดันยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในแต่ละส่วน จากนั้นการทำงานของก๊าซในส่วนประถมจะเท่ากับΔA \u003d pΔV
การ จำกัด ส่วนให้แคบลงอย่างไม่ จำกัด เราหันไปใช้นิพจน์ที่แตกต่าง: dA \u003d pdV

จากนิพจน์นี้เมื่อก๊าซขยายตัว (dV\u003e 0) งานจะเสร็จสิ้นเพื่อเอาชนะกองกำลังภายนอกและเป็นค่าบวก ถ้าก๊าซถูกบีบอัดโดยแรงภายนอก (dV< 0 ), работа газа отрицательна. В рассмотренной системе мы рассматривали давление, как неизменный параметр. Для того, чтобы определить полную работу газа при переменном давлении, изменяющемуся по функциональной зависимости p = f(V) , необходимо провести суммирование элементарных работ.
ในกรณีนี้:

A \u003d Σ pdV หรือ A \u003d ∫ pdV ในช่วงตั้งแต่ V 1 ถึง V 2

กราฟิกงานบนแผนภาพ p, V แสดงโดยพื้นที่ผิวระหว่างเส้นโค้ง p \u003d f (V) และ abscissas V 1 และ V 2 (ดูรูปที่ 1)
ดังที่สามารถเข้าใจได้จากกราฟการทำงานของก๊าซเพื่อเอาชนะแรงภายนอกไม่เพียงขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเส้นทางที่กระบวนการดำเนินไปด้วย ถ้าเส้นโค้ง p \u003d f (V) มีรูปร่างแตกต่างกัน (โค้งมากขึ้นตื้น ฯลฯ )จากนั้นค่าของพื้นที่ที่อยู่ระหว่างเส้นโค้งนี้และแกน abscissa ก็จะเปลี่ยนไปด้วย

ในระบบ SI ของหน่วยหน่วยงานคือ จูล (ญ). อนุญาตให้ใช้ยูนิตที่ไม่ใช่ระบบ - กิโลวัตต์×ชั่วโมง (kWh) ซึ่งก็คือ 3.6 มก.

พลังงานก๊าซภายใน

โมเลกุลของก๊าซจริงแต่ละโมเลกุลมีพลังงานจลน์เนื่องจากการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่อง (Brownian) เช่นเดียวกับพลังงานศักย์เนื่องจากปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลใกล้เคียง (แรงโน้มถ่วงและปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า).
เรียกว่าผลรวมของพลังงานจลน์และศักย์ของโมเลกุล พลังงานภายในของก๊าซ ยู. ในกรณีทั่วไปพลังงานภายในของก๊าซขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ - ความดันปริมาตรและอุณหภูมินั่นคือมันเป็นหน้าที่ของสถานะ
เมื่อระบบผ่านจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งพลังงานภายในจะเปลี่ยนไป

« ฟิสิกส์ - เกรด 10 "

ปรากฏการณ์ทางความร้อนสามารถอธิบายได้ในรูปของปริมาณ (พารามิเตอร์มหภาค) ที่วัดโดยอุปกรณ์เช่นมาตรวัดความดันและเทอร์โมมิเตอร์ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ตอบสนองต่อผลกระทบของโมเลกุลแต่ละตัว เรียกว่าทฤษฎีกระบวนการทางความร้อนซึ่งไม่คำนึงถึงโครงสร้างโมเลกุลของร่างกาย อุณหพลศาสตร์... ในทางอุณหพลศาสตร์กระบวนการพิจารณาจากมุมมองของการแปลงความร้อนเป็นพลังงานประเภทอื่น

พลังงานภายในคืออะไร.
คุณรู้วิธีการเปลี่ยนพลังงานภายในอย่างไร?

อุณหพลศาสตร์ถูกสร้างขึ้นในกลางศตวรรษที่ 19 หลังจากการค้นพบกฎการอนุรักษ์พลังงาน มันขึ้นอยู่กับแนวคิด กำลังภายใน... ชื่อที่เรียกว่า "ภายใน" หมายถึงการพิจารณาของระบบในฐานะที่เป็นกลุ่มของโมเลกุลที่เคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์ ให้เราตั้งคำถามว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างอุณหพลศาสตร์และทฤษฎีจลน์โมเลกุลอย่างไร

อุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์สถิติ.

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ข้อแรกของกระบวนการทางความร้อนไม่ใช่ทฤษฎีจลน์โมเลกุล แต่เป็นอุณหพลศาสตร์

อุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นจากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการใช้ความร้อนในการทำงาน สิ่งนี้เกิดขึ้นในกลางศตวรรษที่ 19 ก่อนที่ทฤษฎีจลน์โมเลกุลจะได้รับการยอมรับจากสากล ในขณะเดียวกันก็พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าร่างกายของมหภาคยังมีพลังงานอยู่ภายในร่างกายด้วยเช่นกัน

ในทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการศึกษาปรากฏการณ์ทางความร้อนใช้ทั้งอุณหพลศาสตร์และทฤษฎีจลน์โมเลกุล ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเรียกว่าทฤษฎีจลน์โมเลกุล กลศาสตร์สถิติ

อุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์สถิติศึกษาปรากฏการณ์เดียวกันโดยวิธีการที่แตกต่างกันและเสริมซึ่งกันและกัน

ระบบอุณหพลศาสตร์ เรียกว่าชุดของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนพลังงานและสสาร

พลังงานภายในในทฤษฎีจลน์โมเลกุล

แนวคิดพื้นฐานในอุณหพลศาสตร์คือแนวคิดเกี่ยวกับพลังงานภายใน

พลังงานภายในของร่างกาย (ระบบ) คือผลรวมของพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวายของโมเลกุลและพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์

พลังงานกลของร่างกาย (ระบบ) โดยรวมไม่ได้เข้าสู่พลังงานภายใน ตัวอย่างเช่นพลังงานภายในของก๊าซในเรือสองลำที่เหมือนกันภายใต้สภาวะที่เท่ากันจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนที่ของเรือและตำแหน่งที่สัมพันธ์กัน

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคำนวณพลังงานภายในของร่างกาย (หรือการเปลี่ยนแปลง) โดยคำนึงถึงการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแต่ละตัวและตำแหน่งที่สัมพันธ์กันเนื่องจากโมเลกุลจำนวนมากในร่างกายขนาดมหึมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสามารถกำหนดค่าของพลังงานภายใน (หรือการเปลี่ยนแปลง) ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ระดับมหภาคที่สามารถวัดได้โดยตรง

พลังงานภายในของก๊าซเชิงเดี่ยวในอุดมคติ

ลองคำนวณพลังงานภายในของก๊าซเชิงเดี่ยวในอุดมคติ

ตามแบบจำลองโมเลกุลของก๊าซในอุดมคติจะไม่โต้ตอบกันดังนั้นพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์จึงเป็นศูนย์ พลังงานภายในทั้งหมดของก๊าซในอุดมคติถูกกำหนดโดยพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุล

ในการคำนวณพลังงานภายในของก๊าซเชิงเดี่ยวในอุดมคติของมวล m คุณต้องคูณพลังงานจลน์เฉลี่ยของอะตอมหนึ่งด้วยจำนวนอะตอม คำนึงถึงว่า kN A \u003d R เราได้สูตรสำหรับพลังงานภายในของก๊าซในอุดมคติ:

พลังงานภายในของก๊าซเชิงเดี่ยวในอุดมคติแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์

ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณและพารามิเตอร์ระดับมหภาคอื่น ๆ ของระบบ

เปลี่ยนพลังงานภายในของก๊าซในอุดมคติ

นั่นคือมันถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของก๊าซและไม่ขึ้นอยู่กับกระบวนการ

ถ้าก๊าซในอุดมคติประกอบด้วยโมเลกุลที่ซับซ้อนมากกว่าโมเลกุลเชิงเดี่ยวพลังงานภายในของมันก็จะแปรผันตามอุณหภูมิสัมบูรณ์เช่นกัน แต่ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่าง U และ T จะแตกต่างกัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลเชิงซ้อนไม่เพียง แต่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า แต่ยังหมุนและสั่นเมื่อเทียบกับตำแหน่งสมดุล พลังงานภายในของก๊าซดังกล่าวเท่ากับผลรวมของพลังงานของการเคลื่อนที่แบบแปลหมุนและการสั่นสะเทือนของโมเลกุล ดังนั้นพลังงานภายในของก๊าซโพลีอะตอมมีค่ามากกว่าพลังงานของก๊าซเชิงเดี่ยวที่อุณหภูมิเดียวกัน

การพึ่งพาพลังงานภายในกับพารามิเตอร์ระดับมหภาค

เราได้พิจารณาแล้วว่าพลังงานภายในของก๊าซในอุดมคติขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หนึ่งตัวนั่นคืออุณหภูมิ

สำหรับก๊าซของเหลวและของแข็งจริงพลังงานศักย์เฉลี่ยของปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล ไม่เท่ากับศูนย์... จริงอยู่สำหรับก๊าซนั้นมีค่าน้อยกว่าพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลมาก แต่สำหรับของแข็งและของเหลวนั้นเปรียบได้กับมัน

พลังงานศักย์เฉลี่ยของปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลของแก๊สขึ้นอยู่กับปริมาตรของสารเนื่องจากเมื่อปริมาตรเปลี่ยนไประยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลจะเปลี่ยนไป ดังนั้นพลังงานภายในของก๊าซจริงในอุณหพลศาสตร์ในกรณีทั่วไปจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ T และปริมาตร V

เป็นที่ถกเถียงกันอยู่หรือไม่ว่าพลังงานภายในของก๊าซจริงขึ้นอยู่กับความดันโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าความดันสามารถแสดงในรูปของอุณหภูมิและปริมาตรของก๊าซ

ค่าของพารามิเตอร์ขนาดมหึมา (อุณหภูมิ T ของปริมาตร V ฯลฯ ) กำหนดสถานะของร่างกายโดยไม่ซ้ำกัน ดังนั้นพวกเขาจึงกำหนดพลังงานภายในของร่างกายด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วย

พลังงานภายใน U ของวัตถุขนาดมหึมาถูกกำหนดโดยเฉพาะโดยพารามิเตอร์ที่แสดงสถานะของร่างกายเหล่านี้: อุณหภูมิและปริมาตร