Внутренняя энергия идеального и реального газа. Работа и теплота. Термодинамическое равновесие

Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул (определяет внутреннюю энергию идеального газа, равную С_VТ) и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил притяжения приводит к возникновению внутреннего давления на газ

Согласно закону Джоуля, выведенному эмпирически, внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления или объёма. Исходя из этого факта, можно получить выражение для изменения внутренней энергии идеального газа. По определению молярной теплоёмкости при постоянном объёме, . Так как внутренняя энергия идеального газа является функцией только от температуры, то

.

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

11) Уравнение политропы и его анализ. Обсудить теплоёмкости при различных процессах

Уравнение политропы удобно использовать для описания действительных процессов, происходящих в тепловых машинах, в частности в двигателях внутреннего сгорания (поршневых и газотурбинных), в компрессорах (поршневых и центробежных)

Для идеального газа уравнение политропы может быть записано в виде:

где р — давление, V — объем газа, n — «показатель политропы».

При п = 1 уравнение политропы принимает вид pv = const или Т= const — изотермический процесс. Так как связь между параметрами этого процесса будет piVi — pjt'a, то кривой процесса в координатах [>, v будет равнобокая гипербола (рис. 1.8, а). Площадь под кривой 1-2 — это работа процесса, равная[311, С.26]

При п = k уравнение политропы принимает вид pvk = const. Это уравнение является уравнением изоэнтропийного, или обратимого, адиабатного процесса, основным свойством которого для любого рабочего тела является отсутствие теплообмена между последним и окружающей средой, поскольку &qs = cndt = 0, так как[311, С.27]

Это и есть уравнение политропы, т.е. кривой, отображающей в диаграмме V — р политропный процесс. В этом уравнении показатель п, называемый показателем политропы, может иметь значения от — оо до + оо.[318, С.43]