4.Число степеней свободы. Внутренняя энергия системы.

Под числом степеней свободы атома или молекул понимается число независимых движений в которых одновременно может участвовать атом или молекула. Для определения положения молекулы в простр-ве

Для одноатомного i=3, для двухатомного i=5 При достаточно высоких температурах 700-800К i=6

Числом степеней свободы механической системы называется количество независимых величин, с помощью которых может быть задано положение системы в пространстве.

Внутренней энергией термодинамической системы называют сумму всех видов кинетической и потенциальной энергии частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.), входящих в неё. Внутренняя энергия является функцией состояния термодинамической системы, т.е. она однозначно определяется параметрами состояния и не зависит от пути перехода в это состояние.

Таким образом, U = Ек+ Еп

5.Эквивалетность теплоты и работы. Первый закон термодинамики.

Как известно изменить темп-ру тела, а следовательно изменить его внутреннюю энергию можно 2мя способами:

1. Контактный способ. Когда тело контактирует с более нагретым или более холодным телом такой способ называется теплопередачей

2. Можно совершить над телом механическую работу.

Таким образом, сообщение телу кол-ва теплоты U и совершение над телом мех-ой работы А совершенно эквивалентны. Поэтому эти величины измеряются в Дж.

Различие между теплотой и работой состоит в том, что они являются различными формами передачи энергии. Теплота представляет собой такую форму передачи энергии, которая определяется либо непосредственным контактом между телами (теплопроводность, конвекция), либо лучистым переносом энергии. Работа представляет собой иной механизм передачи энергии. В случае механической работы обязательно имеет место изменение объема тела. Принято считать, что подвод теплоты связан с повышением температуры тела, определяемой энергией микрочастиц тела.

Первый закон термодинамики является законом сохранения и превращения энергии при тепловых процессах формулируется так:

Количество теплоты ΔQ сообщаемое системе расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение мех-ой работы:

Δ Q= ΔU+А

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ΔU = A + Q,

где ΔU — изменение внутренней энергии, A — работа внешних сил, Q — количество теплоты, переданной системе.

6.Применение первого закона термодинамики для изопроцессов.

При изохорном процессе объем газа не меняется и поэтому работа газа равна нулю. Изменение внутренней энергии равно количеству переданной теплоты:

При изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не меняется. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы:

При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы при постоянном давлении. Q=dU+A

7.Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.

Адиабатный процесс- это процесс без теплообмена с внешней средой. При адиабатном процессе энергообмен рабочего тела с окружающей средой происходит только в форме работы, энергообмена в форме теплоты нет. 

Следовательно, изменение внутренней энергии при адиабатном процессе происходит только за счет совершении работы:

Уравнение Пуассона описывает адиабатный процесс, протекающий в идеальном газе. Адиабатным называют такой процесс, при котором отсутствует теплообмен между рассматриваемой системой и окружающей средой: 

Уравнение Пуассона имеет вид: k=i+2/i

Здесь V – объем, занимаемый газом, P – его давление, а величина k называется показателем адиабаты, i- число степеней свободы.