 |
|
Если в ходе процесса тело
Получает определенное количество
Тепла, то в общем случае это при-
Водит к изменению температуры тела.
Отношение количества теплоты, необходимое для изменения темпера-
туры вещества на 1 К принято называть теплоемкостью:
С = dQ / dT , [Дж /К] . (1.11)
Теплоемкость зависит от характера процесса, при котором происходит
Подвод теплоты.
Различают удельные теплоемкости:
массовую – с = dq/dT= С / m, [Дж/кгｷК] ;
или молярную – см = СｷМ / m= c·M , [Дж/кмольｷК] , (1.12)
где m/M – количество молей вещества (M – молекулярная масса вещества);
Теплоемкость газов также зависит от условий, при которых происходит
Процесс их нагревания или охлаждения.
Различают теплоемкость при постоянном давлении (изобарный
процесс) и при постоянном объеме (изохорный процесс):
ср = dT
dqp ; сv = dT
Dqv. (1.13)
Между изобарной и изохорной теплоемкостями существует зависи-
мость (уравнение Майера):
ср _ сv = R . (1.14)
Для определения средней теплоемкости в интервале температур от
Т1 до Т2 можно использовать следующую формулу:
T T
С Q= − или 2
Т2 Т1 С С
С
+
=
С учетом уравнений (1.9, 1.10 и 1.13) получим зависимости для расчета
Теплоты и изменения внутренней энергии.
Для изохорного процесса (pdv = 0):
dq du c dT v v = =
или ⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
= Δ = ∫ = − 2 1
Q u с dT с v T T v
T
T
V (1.15)
Для изобарного процесса:
dq du pdv c dT pdv c dT d(u pv ) dh p v p = + = + = = + ) = ,
где h = u + pv – является функцией состояния системы и называется
энтальпией, поэтому имеем:
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
= Δ = ∫ = − 2 1
Q h c dT c T T
T
T
P p p (1.16)
Второй закон термодинамики.
Первый закон термодинамики, являясь законом сохранения энергии,
Позволил установить количественные соотношения в процессах превращения
Теплоты в работу, и наоборот, но не определяет условий, при которых воз-
Можны эти превращения.
Превращение работы в теплоту происходит практически всегда пол-
Ностью. Обратный же процесс превращения теплоты в работу, как будет
Показано далее, возможен только при определенных условиях и протекает не
Полностью. Теплота самопроизвольно может переходить от более нагретых
Тел к холодным, а обратный переход теплоты от холодных тел к нагретым
Сам собой не происходит. Для этого нужно затратить дополнительную
Энергию.
Таким образом, для полного анализа термодинамических процессов
Необходимо знать кроме первого закона термодинамики еще дополнительные
Закономерности. Такой зависимостью является второй закон термодина-
Мики.
Второй закон термодинамики устанавливает условия, при которых
Возможно протекание процесса, и указывает направление, в котором будет
Протекать данный процесс. Он определяет также условия достижения термо-
Динамического равновесия в системе и способ получения максимальной
Работы в ходе проведения процесса.
Существует несколько формулировок второго закона термодинамики.
Из них наибольшее значение для технической термодинамики имеют форму-
Лировки Планка и Клаузиуса.
В соответствии с формулировкой Планка:
Не может быть создана тепловая машина периодического
Действия, которая производила бы механическую работу только за счет