Основные формулы термодинамики

1. Термодинамическая формула идеального газа
2. Первое начало термодинамики. Формулы для изопроцессов
3. Уравнение теплоёмкости и основное уравнение коэффициента полезного действия в термодинамике
4. Формула состояния и её функции

В термодинамике осуществляется изучение всеобщих законов и материальных явлений изменения внутренней энергии. В то же время принято, каждый физический объект обладает тепловой энергией U, зависящей от температурных показателей данного объекта. До рассмотрения ключевых термодинамических уравнений требуется определить формулировку термодинамики.

Данная наука основывается на всеобщих и распространённых фактах, полученные путём экспериментальных методов. Процессы, которые происходят в термодинамических системах представляются благодаря применению макроскопических значений. В данный перечень входят следующие показатели:

• Температурные показатели.
• Давление.
• Мольный объём.
• Показатели плотности.
• Концентрация.
• Энергия.

Отдельно к молекулам эти свойства не имеют никакого отношения, а выражаются в развёрнутом описании структуры, по её существу. Большое количество реализованных результатов, основанных на законах термодинамики, возможно наблюдать в области электрической энергетики и теплотехники. Это подтверждает восприятие фазовых переходов, химических явлений и процессов переноса. В определённой степени термодинамические законы взаимодействуют с законами квантовой динамики.

Термодинамическая формула идеального газа

Работа газа в термодинамике определяется следующей формулой:

\(A` = p (V2 – V1) = pΔV\)

Работа внешних сил приравнивается работе газа с противоположным знаком:

\(A = – A`\)

Определение 2.

Идеальный газ является теоретической моделью, которая широко применяется для описания характеристик и поведения фактических газов при ограниченных показателях давления и температурных параметров.

В данной модели, полагается, что создающие газ частицы не воздействуют один на одного, т.е. их величины являются пренебрежительно малыми, по данной причине, в объеме, который занят идеальным газом, не присутствует ударение элементов. Элементы идеального газа испытывают ударения исключительно со стенками ёмкости.

Молекулы такой модели считаются физическими точками, а ударения элементов являются полностью упругими. В термодинамических задачах фактические газы периодически принимают идеальные. Таким образом, намного проще создавать уравнения, и нет необходимости иметь дело с большим числом различных значений в формулах.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Молекулы идеального газа осуществляют перемещения, и осталось определить с какой скоростью и массой, они это осуществляют. Для этого требуется применить формулу состояния идеального газа Клапейрона-Менделеева: \(PV = {m\over M}RT,\)

где     m – масса исследуемого газа.

M– его первоначальная молекулярная масса.

R – универсальная константа, которая равна 8,3144598 Дж/(моль*кг).

Массу идеального газа возможно рассчитать, как умножение объёма и плотности \(m = pV.\)

Присутствует определённая взаимосвязь меж средней кинетической энергией \(E\) и давлением газа. Данная связь именуется в физике главной формулой молекулярно-кинетической теории. Описывается данная формула следующим образом \(p = {2\over 3}nE,\)

где \(n\) – концентрация перемещающихся молекул относительно всеобщего объёма.
\(E\) – коэффициент средней кинетической энергии.

Первое начало термодинамики. Формулы для изопроцессов

Уравнение состояния идеального газа выглядит следующим образом: \(F (P, V, T) = 0\). Соотношение, которое даёт взаимосвязь между параметрами какого-либо объекта, именуется уравнением состояния данного объекта.

Рисунок 1. Закон Бойля-Мариотта.

Первый термодинамический закон говорит: число внутренней теплоты, которое передано газу, идет исключительно на преобразование всеобщей энергии газа U, а также на осуществление газом работы \(A\). Уравнение первого закона термодинамики выглядит следующим образом: \(Q = ΔU + A\). Естественно, что в газовой структуре постоянно что-то осуществляется, так как, газ возможно сжать либо нагреть.

В этой ситуации требуется рассмотрение таких явлений, которые происходят при одном постоянном показателе. Первый закон термодинамики в изотермическом случае, протекающем при константе температурного показателя, использует закон Бойля-Мариотта. По итогу изотермического процесса давление газа обратно пропорционально его первоначальному объему: \(Q = A.\)

Изохорный процесс рассматривается при величине объёма равном постоянной составляющей. Для данного процесса применяется закон Шарля, в согласовании с которым, давление прямо пропорционально всеобщему температурному показателю. В изохорном явлении всё подведённое к газу тепло идёт на преобразование внутреннего энергетического потенциала, и в математической форме выглядит следующим образом: \(Q=ΔA.\)

Изобарное явление осуществляется при величине давления равной постоянной составляющей. Закон Гей-Люссака полагает, что при постоянном давлении идеального газа, его изначальный объем прямо пропорционален результирующему температурному показателю. При изобарном явлении тепло идёт на осуществление работы газом и на преобразование внутренней энергии, и в математической форме выглядит следующим образом: \(Q = ΔU + pΔV.\)

Уравнение теплоёмкости и основное уравнение коэффициента полезного действия в термодинамике

Количество теплоты – это часть внутреннего энергетического потенциала, которую объект получает либо, теряет при тепловой передаче.

Рисунок 2. Количество теплоты.

Замечание 1

Удельная тепловая ёмкость в структуре термодинамики постоянно приравнивается числу теплоты, выделяемом для нагрева 1 кг существующего вещества на 1°С.

Формула тепловой ёмкости в математической форме выглядит следующим образом: \(c = {Q \over mΔt}\)). Кроме вышеуказанного показателя, присутствует и молярная тепловая ёмкость, работающая при стабильном объёме и давлении. Её функционирование просматривается в следующем уравнении: \(Cv = {i \over 2} R\), где \(i\) – число степеней свободы молекул газа.

Тепловая оборудование, в самом примитивном случае, слагается из холодильной, нагревательной и рабочей части физического объекта. Нагревательная часть оборудования первоначально передаёт тепло материальному объекту и осуществляет определённую работу, и после чего со временем осуществляется охлаждение холодильной частью оборудования. Далее, всё осуществляется повторно вкруговую. Классическим образом теплового оборудования является двигатель внутреннего сгорания. Расчёт коэффициента полезного действия теплового оборудования производится согласно уравнению:

\(n = {Qh-Qx\over Qh}\)

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Во время исследования термодинамических основ и формул необходимо воспринять, что сегодня присутствует две методики представления материальных явлений, которые происходят в макроскопических физических объектах:

• Статистическая методика.
• Термодинамическая методика.

Термодинамические методики и её уравнения предоставляют возможность обнаружить, развернуть и осуществить описание сущности опытных обоснований в виде закона Менделеева-Клапейрона. Важнейшим является понимание, что в термодинамических системах, в отличие от структур молекулярной физики, не исследуются определённые взаимные воздействия, которые происходят с определёнными молекулами либо атомами. Здесь исследуются устойчивые взаимные превращения и взаимосвязи различных типов теплоты, энергии и работы.

Формула состояния и её функции

Рисунок 3. Термодинамические формулы состояния.

При изучении макроскопических состояний используются функции состояния, предполагающие параметры, которые демонстрируют определенные равновесные состояния термодинамики. Данные параметры не зависят от предыстории системы и методики ее перехода в абсолютное состояние. Ключевыми функциями состояния при правильном термодинамическом строении считаются:

• Температурные показатели.
• Внутренняя энергия.
• Энтропия.
• Потенциалы термодинамики.

Но термодинамические функции состояния не считаются в полной мере свободными. Для однородной структуры каждый принцип термодинамики имеет возможность быть определён, как уравнение двух отдельных переменных. Данные функциональные взаимные связи именуются формулами всеобщего состояния. Сегодня различаются следующие типы формул:

• Термические формулы состояния. Данные формулы определяют взаимосвязь меж давлением, объемом и температурными показателями.
• Калорические формулы состояния. Данные формулы выражают внутреннюю энергию, как функцию от объема и температурных показателей.
• Канонические формулы состояния. Данные формулы записываются в роли термодинамического потенциала в определённых переменных.

Сведения о формулах состояния являются довольно существенными для практического применения всеобщих принципов термодинамики. Для любой определённой термодинамической системы данные формулы устанавливаются из экспериментальных данных либо методами статистической механики, и в границах термодинамики они являются заданными при первоначальном определении системы.