Kada se unutrašnja energija promeni. Promjena unutrašnje energije: obavljen posao

Unutrašnja energija tijela nije neka vrsta konstantne vrijednosti. Može se promijeniti u istom tijelu.

Kako temperatura raste, unutrašnja energija tijela se povećava, budući da se prosječna brzina kretanja molekula povećava.

Posljedično, kinetička energija molekula ovog tijela se povećava. Kako temperatura pada, naprotiv, unutrašnja energija tijela se smanjuje.

dakle, unutrašnja energija tijela mijenja se kada se mijenja brzina kretanja molekula.

Pokušajmo shvatiti kako povećati ili smanjiti brzinu kretanja molekula. Da bismo to učinili, napravimo sljedeći eksperiment. Pričvrstimo mesinganu cijev tankog zida na postolje (slika 3). Sipajte malo etra u epruvetu i zatvorite je čepom. Zatim ćemo cijev omotati užetom i početi je brzo pomicati u jednom smjeru, a zatim u drugom. Nakon nekog vremena, eter će proključati, a para će istisnuti čep. Iskustvo pokazuje da se unutrašnja energija etera povećala: na kraju krajeva, zagrijao se, pa čak i proključao.

Rice. 3. Povećanje unutrašnje energije tela pri radu na njemu

Povećanje unutrašnje energije nastalo je kao rezultat rada pri trljanju cijevi užetom.

Do zagrijavanja tijela dolazi i prilikom udara, istezanja i savijanja, odnosno pri deformaciji. Unutrašnja energija tijela u svim gore navedenim primjerima raste.

dakle, Unutrašnja energija tijela može se povećati vršenjem rada na tijelu.

Ako tijelo samo radi posao, onda ono unutrašnja energija se smanjuje.

Hajde da uradimo sledeći eksperiment.

Pumpamo vazduh u staklenu posudu debelih zidova, zatvorenu čepom, kroz poseban otvor u njoj (slika 4).

Rice. 4. Smanjenje unutrašnje energije tela kada rad obavlja samo telo

Nakon nekog vremena čep će iskočiti iz posude. U trenutku kada čep iskoči iz posude, stvara se magla. Njegov izgled znači da je vazduh u posudi postao hladniji. Komprimirani zrak u posudi, istiskujući čep, radi. Ovaj posao obavlja na račun svoje unutrašnje energije, koja se smanjuje. O smanjenju unutrašnje energije može se suditi po hlađenju vazduha u posudi. dakle, Unutrašnja energija tela može se promeniti vršenjem rada.

Unutrašnja energija tela može se promeniti na drugi način, bez obavljanja posla. Na primjer, voda ključa u kotlu postavljenom na šporet. Vazduh i razni predmeti u prostoriji se zagrevaju radijatorom centralnog grejanja, krovovi kuća se zagrevaju sunčevim zracima itd. U svim ovim slučajevima temperatura tela raste, što znači da im se povećava unutrašnja energija. Ali posao nije završen.

znači, promjena unutrašnje energije može nastati ne samo kao rezultat obavljenog rada.

Kako možemo objasniti povećanje unutrašnje energije u ovim slučajevima?

Razmotrite sljedeći primjer.

Stavite ga u čašu sa tople vode metalna igla za pletenje. Kinetička energija molekula tople vode više kinetička energija hladne metalne čestice. Molekuli tople vode, u interakciji sa česticama hladnih metala, će im prenijeti dio svoje kinetičke energije. Kao rezultat toga, energija molekula vode će se u prosjeku smanjiti, a energija metalnih čestica će se povećati. Temperatura vode će se smanjiti, a temperatura metalne žbice će se postepeno povećavati. Nakon nekog vremena, njihove temperature će se izjednačiti. Ovo iskustvo pokazuje promjenu unutrašnje energije tijela.

dakle, Unutrašnja energija tijela može se mijenjati prijenosom topline.

Proces promjene unutrašnje energije bez vršenja rada na tijelu ili samom tijelu naziva se prijenos topline.

Prijenos topline se uvijek odvija u određenom smjeru: od tijela s višom temperaturom na tijela s nižom temperaturom.

Kada se tjelesne temperature izjednače, prijenos topline prestaje.

Unutrašnja energija tijela može se mijenjati na dva načina: mehaničkim radom ili prijenosom topline.

Prijenos topline, zauzvrat, može se izvršiti: 1) toplotnu provodljivost; 2) konvekcija; 3) zračenje.

Pitanja

1. Koristeći sliku 3, recite kako se mijenja unutrašnja energija tijela kada se na njemu vrši rad.
2. Opišite eksperiment koji pokazuje da tijelo može obavljati rad koristeći unutrašnju energiju.
3. Navedite primjere promjene unutrašnje energije tijela prijenosom topline.
4. Objasnite, na osnovu molekularne strukture tvari, zagrijavanje igle za pletenje uronjene u vruću vodu.
5. Šta je prenos toplote?
6. Koja su dva načina za promjenu unutrašnje energije tijela?

Vježba 2

1. Sila trenja radi na tijelu. Da li se unutrašnja energija tela menja? Po kojim znakovima to možemo suditi?
2. Prilikom brzog spuštanja, vaše ruke postaju vruće. Objasnite zašto se to dešava.

Vježbajte

Stavite novčić na list šperploče ili drvena ploča. Pritisnite novčić na ploču i brzo ga pomaknite u jednom ili drugom smjeru. Obratite pažnju koliko puta treba da pomerite novčić da postane topao, vruć. Izvedite zaključak o povezanosti izvršenog rada i povećanja unutrašnje energije tijela.

Unutrašnja energija tela ne može biti konstantna vrijednost. Može se promijeniti u bilo kojem tijelu. Ako povećate tjelesnu temperaturu, tada će se povećati i njegova unutrašnja energija, jer prosječna brzina kretanja molekula će se povećati. Tako se povećava kinetička energija molekula tijela. I obrnuto, kako se temperatura smanjuje, unutrašnja energija tijela se smanjuje.

Možemo zaključiti: Unutrašnja energija tijela se mijenja ako se promijeni brzina kretanja molekula. Pokušajmo odrediti koja metoda se može koristiti za povećanje ili smanjenje brzine kretanja molekula. Razmotrite sljedeći eksperiment. Pričvrstimo mesinganu cijev sa tankim zidovima na postolje. Napunite eter etrom i zatvorite je čepom. Zatim ga vežemo užetom i počinjemo intenzivno uvlačiti uže različite strane. Nakon određenog vremena, eter će proključati, a sila pare će istisnuti utikač. Iskustvo pokazuje da se unutrašnja energija supstance (etera) povećala: na kraju krajeva, promenila je temperaturu, istovremeno ključajući.

Do povećanja unutrašnje energije došlo je zbog rada obavljenog kada se cijev trljala užetom.

Kao što znamo, do zagrijavanja tijela može doći i prilikom udara, savijanja ili ekstenzije, ili, jednostavnije, prilikom deformacije. U svim navedenim primjerima povećava se unutrašnja energija tijela.

Dakle, unutrašnja energija tijela može se povećati vršenjem rada na tijelu.

Ako rad obavlja samo tijelo, njegova unutrašnja energija se smanjuje.

Razmotrimo još jedan eksperiment.

Pumpamo zrak u staklenu posudu koja ima debele stijenke i zatvorena je čepom kroz posebno napravljenu rupu u njoj.

Nakon nekog vremena čep će izletjeti iz posude. U trenutku kada čep izleti iz posude, moći ćemo vidjeti stvaranje magle. Posljedično, njegovo formiranje znači da je zrak u posudi postao hladan. Komprimirani zrak koji se nalazi u posudi obavlja određenu količinu posla prilikom guranja čepa. Ovo djelo on nastupa zahvaljujući svojoj unutrašnjoj energiji, koja je istovremeno smanjena. Zaključci o smanjenju unutrašnje energije mogu se izvesti na osnovu hlađenja vazduha u posudi. dakle, unutrašnja energija tela može se promeniti izvođenjem određeni posao.

Međutim, unutrašnja energija se može promijeniti na drugi način, a da se ne radi. Razmotrimo primjer: voda u kotliću koji stoji na šporetu ključa. Vazduh, kao i ostali predmeti u prostoriji, greju se centralnim radijatorom. U takvim slučajevima se povećava unutrašnja energija, jer telesna temperatura raste. Ali posao nije završen. Dakle, zaključujemo promjena unutrašnje energije se možda neće dogoditi zbog obavljanja specifičnog posla.

Pogledajmo još jedan primjer.

Stavite metalnu iglu za pletenje u čašu vode. Kinetička energija molekula tople vode veća je od kinetičke energije čestica hladnih metala. Molekuli tople vode će prenijeti dio svoje kinetičke energije na čestice hladnog metala. Tako će se energija molekula vode na određeni način smanjiti, dok će se energija metalnih čestica povećati. Temperatura vode će pasti, a temperatura igle za pletenje polako će se povećati. U budućnosti će nestati razlika između temperature igle za pletenje i vode. Zahvaljujući ovom iskustvu, vidjeli smo promjenu unutrašnje energije različita tijela. zaključujemo: Unutrašnja energija različitih tijela mijenja se zbog prijenosa topline.

Proces pretvaranja unutrašnje energije bez obavljanja određenog rada na tijelu ili samom tijelu naziva se prijenos topline.

Imate još pitanja? Ne znate kako da uradite domaći?
Da biste dobili pomoć od tutora, registrujte se.
Prva lekcija je besplatna!

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomično, link na izvor je obavezan.

Unutrašnja energija tijela ovisi o prosječnoj kinetičkoj energiji njegovih molekula, a ova energija, pak, ovisi o temperaturi. Dakle, promjenom temperature tijela mijenjamo njegovu unutrašnju energiju. Kada se tijelo zagrije, njegova unutrašnja energija se povećava, a kada se ohladi, opada.

Hajde da napravimo eksperiment. Na postolje pričvršćujemo mesinganu cijev tankih stijenki. Sipajte malo etra i dobro zatvorite čepom. Sada omotajmo uže oko cijevi i počnemo trljati cijev s njim, brzo povlačeći uže u jednom ili drugom smjeru. Nakon nekog vremena, unutrašnja energija cijevi s etrom će se toliko povećati da će eter proključati, a nastala para će istisnuti čep (Sl. 60).

Ovo iskustvo pokazuje da se unutrašnja energija tijela može mijenjati vršenjem rada na tijelu, posebno trenjem.

Mijenjajući unutrašnju energiju komada drveta kroz trenje, naši preci su stvarali vatru. Temperatura paljenja drveta je 250 °C. Stoga, da biste dobili vatru, morate trljati jedan komad drveta o drugi dok njihova temperatura ne dostigne ovu vrijednost. je li lako? Kada su junaci romana Žila Verna "Misteriozno ostrvo" pokušali da zapale vatru na ovaj način, nisu uspeli.

„Ako bi se energija koju su potrošili Neb i Pencroft mogla pretvoriti u toplinu, vjerovatno bi bila dovoljna da zagrije kotao okeanskog parobroda. Ali rezultat njihovih napora bio je nula. Komadi drva su se, međutim, zagrijali, ali znatno manje nego sami učesnici ove akcije.

Nakon sat vremena rada, Pencroft je bio obliven znojem i uznemireno je bacio komade drveta, govoreći:
- Nemoj mi reći da divljaci prave vatru na ovaj način! Radije bih to vjerovao ljeti pada snijeg. Vjerovatno je lakše zapaliti vlastite dlanove trljajući ih jedan o drugi.”

Razlog njihovog neuspjeha bio je taj što se vatra morala proizvesti ne jednostavnim trljanjem jednog komada drveta o drugi, već bušenjem u dasku naoštrenim štapom (Sl. 61). Zatim, uz određenu vještinu, možete povećati temperaturu u utičnici štapića za 20 °C u 1 sekundi. A da bi se štap doveo do sagorijevanja, bit će potrebno samo 250/20 = 12,5 sekundi!

Mnogi ljudi u naše vrijeme "pale" vatru trenjem - trljanjem šibica o kutija šibica. Prije koliko vremena su se pojavile utakmice? Proizvodnja prvih (fosfornih) šibica počela je 30-ih godina. XIX vijeka Fosfor se pali na prilično niskoj temperaturi - samo do 60 ° C. Stoga, da bi se zapalila fosforna šibica, bilo je dovoljno udariti je na gotovo svaku površinu (od najbližeg zida do vrha čizme). Međutim, ove šibice su bile veoma opasne: bile su otrovne i zbog lakog sagorevanja često izazivale požare. Sigurnosne šibice(koje i danas koristimo) izumljeni su 1855. godine u Švedskoj (otuda njihov naziv “švedske šibice”) Fosfor je u ovim šibicama zamijenjen drugim zapaljivim supstancama.

Dakle, trenjem možete povećati temperaturu supstance. Radeći na tijelu (na primjer, udaranjem čekićem o komad olova, savijanjem i odmotavanjem žice, pomicanjem jednog predmeta preko površine drugog ili komprimiranjem plina u cilindru klipom), povećavamo njegovu unutrašnju energije. Ako samo tijelo radi (zbog svoje unutrašnje energije), tada se unutrašnja energija tijela smanjuje i tijelo se hladi.

Posmatrajmo ovo eksperimentalno. Uzmite staklenu posudu debelih zidova i čvrsto je zatvorite gumenim čepom s rupom. Kroz ovu rupu, pomoću pumpe, počet ćemo pumpati zrak u posudu. Nakon nekog vremena čep će bučno izletjeti iz posude, a u samoj posudi će se pojaviti magla (Sl. 62). Pojava magle znači da je vazduh u posudi postao hladniji, a samim tim i smanjena unutrašnja energija. To se objašnjava činjenicom da je komprimirani zrak u posudi, istiskujući čep, djelovao smanjujući svoju unutrašnju energiju. Zbog toga je temperatura vazduha pala.
Unutrašnja energija tijela može se mijenjati bez vršenja rada. Na primjer, može se povećati zagrijavanjem kotlića vode na šporetu ili spuštanjem kašike u čašu toplog čaja. Grije se kamin u kojem se loži vatra, krov kuće obasjan suncem itd.

Povećanje temperature tela u svim ovim slučajevima znači povećanje njihove unutrašnje energije, ali to povećanje se dešava bez vršenja rada.

Promjena unutrašnje energije tijela bez vršenja rada naziva se prijenos topline. Razmjena topline se događa između tijela (ili dijelova istog tijela) koji imaju različite temperature.

Kako, na primjer, dolazi do prijenosa topline kada hladna kašika dođe u kontakt sa toplom vodom? Prvo, prosječna brzina i kinetička energija molekula tople vode premašuju prosječnu brzinu i kinetičku energiju čestica metala od kojeg je napravljena žlica. Ali na onim mjestima gdje kašika dolazi u kontakt sa vodom, molekuli tople vode počinju da prenose deo svoje kinetičke energije na čestice kašike i one počinju da se kreću brže. Kinetička energija molekula vode opada, a kinetička energija čestica kašike raste. Zajedno sa energijom mijenja se i temperatura: voda se postepeno hladi, a kašika se zagrijava. Njihova temperatura se mijenja sve dok ne postane ista i kod vode i kod žlice.

Deo unutrašnje energije koji se prenosi sa jednog tela na drugo tokom razmene toplote označava se slovom Q i naziva se količina toplote.

Q je količina toplote.

Količina toplote ne treba mešati sa temperaturom. Temperatura se mjeri u stepenima, a količina toplote (kao i svaka druga energija) se mjeri u džulima.

Kada tijela dođu u kontakt sa različite temperature toplije telo daje neku toplotu, a hladnije telo je prima.

Dakle, postoje dva načina da se promeni unutrašnja energija: 1) obavljanje posla i 2) razmena toplote. Prilikom primjene prve od ovih metoda, unutrašnja energija tijela mijenja se za količinu obavljenog rada A, a pri primjeni druge - za količinu jednaku količini prenesene topline Q.

Zanimljivo je da obje razmatrane metode mogu dovesti do potpuno istih rezultata. Stoga je nemoguće odrediti kojom od ovih metoda je postignut konačni rezultat. Dakle, uzimajući zagrijanu čeličnu iglu za pletenje sa stola, nećemo moći reći kako je zagrijana - trenjem ili kontaktom s vrućim tijelom. U principu, može biti jedno ili drugo.

1. Navedite dva načina za promjenu unutrašnje energije tijela. 2. Navedite primjere povećanja unutrašnje energije tijela vršeći rad na njemu. 3. Navedite primjere povećanja i smanjenja unutrašnje energije tijela kao rezultat izmjene topline. 4. Kolika je količina toplote? Kako se označava? 5. U kojim jedinicama se mjeri količina toplote? 6. Na koje načine možete zapaliti vatru? 7. Kada je počela proizvodnja šibica?

Eksperimentalni zadatak. Pritisnite novčić ili komad folije na karton ili komad drveta. Nakon što napravite prvo 10, zatim 20 itd. pokreta u jednom ili drugom smjeru, uočite šta se dešava sa temperaturom tijela tokom trenja. Kako promjena unutrašnje energije tijela ovisi o količini obavljenog rada?

Prema MKT-u, sve supstance se sastoje od čestica koje su u neprekidnom toplotnom kretanju i međusobno deluju. Stoga, čak i ako je tijelo nepomično i ima nultu potencijalnu energiju, ono ima energiju (unutarnju energiju), koja je ukupna energija kretanja i interakcije mikročestica koje čine tijelo. Unutrašnja energija uključuje:

1. kinetička energija translacionog, rotacionog i vibracionog kretanja molekula;
2. potencijalna energija interakcije atoma i molekula;
3. intraatomska i intranuklearna energija.

U termodinamici se razmatraju procesi pri temperaturama na kojima nije pobuđeno vibraciono kretanje atoma u molekulima, tj. na temperaturama ne većim od 1000 K. U ovim procesima se menjaju samo prve dve komponente unutrašnje energije. Zato

ispod unutrašnja energija u termodinamici razumijemo zbir kinetičke energije svih molekula i atoma tijela i potencijalne energije njihove interakcije.

Unutrašnja energija tela određuje njegovo toplotno stanje i menja se tokom prelaska iz jednog stanja u drugo. U tom stanju tijelo ima potpuno određenu unutrašnju energiju, neovisnu o procesu u koji je prešlo ovoj državi. Stoga se unutrašnja energija često naziva funkcija stanja organizma.

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T,\)

Gdje i- stepen slobode. Za monoatomski gas (npr. plemeniti gasovi) i= 3, za dvoatomske - i = 5.

Iz ovih formula jasno je da je unutrašnja energija idealnog gasa zavisi samo od temperature i broja molekula i ne zavisi ni od zapremine ni od pritiska. Stoga je promjena unutrašnje energije idealnog plina određena samo promjenom njegove temperature i ne ovisi o prirodi procesa u kojem plin prelazi iz jednog stanja u drugo:

\(~\Delta U = U_2 - U_1 = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac(m)(M) \cdot R \cdot \Delta T ,\)

gdje je Δ T = T 2 - T 1 .

• Molekuli stvarnih plinova međusobno djeluju i stoga imaju potencijalnu energiju W p, što zavisi od udaljenosti između molekula i, prema tome, od zapremine koju zauzima gas. Dakle, unutrašnja energija pravog gasa zavisi od njegove temperature, zapremine i molekularne strukture.

*Izvođenje formule

Prosječna kinetička energija molekula \(~\left\langle W_k \right\ranngle = \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T\).

Broj molekula u plinu je \(~N = \dfrac (m)(M) \cdot N_A\).

Dakle, unutrašnja energija idealnog gasa je

\(~U = N \cdot \left\langle W_k \right\ranngle = \dfrac (m)(M) \cdot N_A \cdot \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T .\)

S obzirom na to k⋅N A= R je univerzalna plinska konstanta, imamo

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T\) - unutrašnja energija idealnog gasa.

Promjena unutrašnje energije

Rešiti praktična pitanja Ne igra značajnu ulogu sama unutrašnja energija, već njena promjena Δ U = U 2 - U 1. Promjena unutrašnje energije izračunava se na osnovu zakona održanja energije.

Unutrašnja energija tijela može se promijeniti na dva načina:

1. Prilikom obavezivanja mehanički rad. a) Ako vanjska sila uzrokuje deformaciju tijela, tada se mijenjaju udaljenosti između čestica od kojih se ono sastoji, a samim tim i potencijalna energija interakcije čestica. Prilikom neelastičnih deformacija, osim toga, mijenja se i temperatura tijela, tj. kinetička energija toplotnog kretanja čestica se mijenja. Ali kada se tijelo deformiše, obavlja se rad, koji je mjera promjene unutrašnje energije tijela. b) Unutrašnja energija tijela također se mijenja prilikom njegovog neelastičnog sudara sa drugim tijelom. Kao što smo ranije vidjeli, prilikom neelastičnog sudara tijela, njihova kinetička energija se smanjuje, pretvara se u unutrašnju energiju (na primjer, ako čekićem nekoliko puta udarite žicu koja leži na nakovnju, žica će se zagrijati). Mjera promjene kinetičke energije tijela je, prema teoremi kinetičke energije, rad
2. aktivne snage . Ovaj rad može poslužiti i kao mjera promjene unutrašnje energije. c) Promena unutrašnje energije tela nastaje pod uticajem trenja, jer, kao što je poznato iz iskustva, trenje je uvek praćeno promenom temperature tela koja se trlja. Rad koji vrši sila trenja može poslužiti kao mjera promjene unutrašnje energije.

Uz pomoć izmjena toplote. Na primjer, ako se tijelo stavi u plamen plamenika, njegova temperatura će se promijeniti, pa će se promijeniti i njegova unutrašnja energija. Međutim, ovdje se nije radilo, jer nije bilo vidljivog kretanja ni samog tijela ni njegovih dijelova.

Promena unutrašnje energije sistema bez vršenja rada naziva se

izmjena toplote (prijenos topline). Postoje tri vrste prijenosa topline: provodljivost, konvekcija i zračenje. A) Toplotna provodljivost

je proces razmene toplote između tela (ili delova tela) tokom njihovog direktnog kontakta, izazvan toplotnim haotičnim kretanjem čestica tela. Amplituda molekularne vibracije solidanšto više, to je viša njegova temperatura. Toplotna provodljivost gasova je posledica razmene energije između molekula gasa tokom njihovog sudara. U slučaju tečnosti, oba mehanizma rade. Toplotna provodljivost tvari je maksimalna u čvrstom stanju, a minimalna u plinovitom stanju.

b) Konvekcija predstavlja prijenos topline zagrijanim tokovima tekućine ili plina iz nekih područja zapremine koju zauzimaju u druge.

c) Izmjena toplote na

zračenje

Kada se razmatraju termodinamički procesi, ne uzima se u obzir mehaničko kretanje makrotijela u cjelini. Koncept rada ovdje je povezan sa promjenom volumena tijela, tj. pomeranje delova makrotela jedan u odnosu na drugi. Ovaj proces dovodi do promjene udaljenosti između čestica, a često i do promjene brzine njihovog kretanja, dakle, do promjene unutrašnje energije tijela.

Izobarski proces

Razmotrimo prvo izobarni proces. Neka se u cilindru s pokretnim klipom nalazi plin na temperaturi T 1 (sl. 1).

Polako ćemo zagrijati plin na temperaturu T 2. Gas će se izobarično širiti i klip će se pomaknuti iz položaja 1 na poziciju 2 na udaljenosti Δ l. Sila pritiska gasa izvršiće rad na spoljnim tijelima. Jer str= const, zatim sila pritiska F = p⋅S takođe konstantan. Stoga se rad ove sile može izračunati pomoću formule

\(~A = F \cdot \Delta l = p \cdot S \cdot \Delta l = p \cdot \Delta V,\)

gdje je Δ V- promjena zapremine gasa.

• Ako se zapremina gasa ne promeni (izohorni proces), tada je rad koji obavlja gas nula.

• Plin obavlja rad samo u procesu promjene svoje zapremine.

Prilikom širenja (Δ V> 0) gasa, pozitivan rad je obavljen ( A> 0); tokom kompresije (Δ V < 0) газа совершается отрицательная работа (A < 0).

• Ako uzmemo u obzir rad vanjskih sila A " (A " = –A), zatim sa ekspanzijom (Δ V> 0) gas A " < 0); при сжатии (ΔV < 0) A " > 0.

Napišimo Clapeyron-Mendelejevu jednačinu za dva plinska stanja:

\(~p \cdot V_1 = \nu \cdot R \cdot T_1, \; \; p \cdot V_2 = \nu \cdot R \cdot T_2,\)

\(~p \cdot (V_2 - V_1) = \nu \cdot R \cdot (T_2 - T_1) .\)

Stoga, kada izobarni proces

\(~A = \nu \cdot R \cdot \Delta T .\)

Ako je ν = 1 mol, tada na Δ Τ = 1 K dobijamo to R brojčano jednaka A.

Iz ovoga proizilazi fizičko značenje univerzalne plinske konstante: numerički je jednak radu 1 mola idealnog gasa kada se izobarično zagreje za 1 K.

Nije izobaričan proces

Na grafikonu str (V) u izobaričnom procesu rad je jednak površini zasjenjenog pravokutnika na slici 2, a.

Ako proces nije izobaričan(Sl. 2, b), zatim krivulja funkcije str = f(V) može se predstaviti kao izlomljena linija koja se sastoji od velika količina izohora i izobara. Rad na izohornim presjecima je nula, a ukupan rad na svim izobarnim presjecima će biti jednak

\(~A = \lim_(\Delta V \to 0) \sum^n_(i=1) p_i \cdot \Delta V_i\), ili \(~A = \int p(V) \cdot dV,\ )

one. biće jednaki područje osjenčane figure.

At izotermni proces (T= const) rad je jednak površini osenčene figure prikazane na slici 2, c.

Definirajte rad koristeći poslednja formula, moguće je samo ako se zna kako se pritisak gasa menja pri promeni njegove zapremine, tj. oblik funkcije je poznat str = f(V).

Dakle, jasno je da će i kod iste promjene zapremine gasa rad zavisiti od načina prelaska (tj. od procesa: izotermni, izobarični...) iz početnog stanja gasa u konačno stanje. Dakle, možemo to zaključiti

• Rad u termodinamici je funkcija procesa a ne funkcija stanja.

Količina toplote

Kao što je poznato, tokom različitih mehaničkih procesa dolazi do promjena mehanička energija W. Mjera promjene mehaničke energije je rad sila primijenjenih na sistem:

\(~\Delta W = A.\)

Tokom razmene toplote dolazi do promene unutrašnje energije tela. Mera promene unutrašnje energije tokom prenosa toplote je količina toplote.

Količina toplote je mjera promjene unutrašnje energije tokom prijenosa topline.

Dakle, i rad i količina toplote karakterišu promjenu energije, ali nisu identični unutrašnjoj energiji. Oni ne karakterišu stanje samog sistema (kao što to čini unutrašnja energija), već određuju proces prelaska energije iz jedne vrste u drugu (sa jednog tela na drugo) kada se stanje promeni i značajno zavise od prirode procesa.

Glavna razlika između rada i topline je u tome

• rad karakteriše proces promene unutrašnje energije sistema, praćen transformacijom energije iz jedne vrste u drugu (od mehaničke u unutrašnju);
• količina topline karakterizira proces prijenosa unutrašnje energije s jednog tijela na drugo (od zagrijanijeg do manje zagrijanog), koji nije praćen energetskim transformacijama.

grijanje (hlađenje)

Iskustvo pokazuje da je količina topline potrebna za zagrijavanje tjelesne mase m na temperaturi T 1 na temperaturu T 2, izračunato po formuli

\(~Q = c \cdot m \cdot (T_2 - T_1) = c \cdot m \cdot \Delta T,\)

Gdje c- specifični toplotni kapacitet supstance (tabelarna vrijednost);

\(~c = \dfrac(Q)(m \cdot \Delta T).\)

SI jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta je džul po kilogramu Kelvina (J/(kg K)).

Specifična toplota c numerički je jednaka količini toplote koju treba preneti telu teškom 1 kg da bi se zagrejalo za 1 K.

Pored specifičnog toplotnog kapaciteta, uzima se u obzir i količina kao što je toplotni kapacitet tela.

Toplotni kapacitet tijelo C numerički jednak količini toplote koja je potrebna za promjenu tjelesne temperature za 1 K:

\(~C = \dfrac(Q)(\Delta T) = c \cdot m.\)

SI jedinica toplinskog kapaciteta tijela je džul po Kelvinu (J/K).

isparavanje (kondenzacija)

Za pretvaranje tekućine u paru na konstantnoj temperaturi potrebno je potrošiti određenu količinu topline

\(~Q = L \cdot m,\)

Gdje L- specifična toplota isparavanja (tabelarna vrijednost). Kada se para kondenzuje, oslobađa se ista količina toplote.

SI jedinica specifične toplote isparavanja je džul po kilogramu (J/kg).

topljenje (kristalizacija)

Da bi se rastopilo kristalno tijelo vaganje m na tački topljenja, tijelo treba da prenese količinu topline

\(~Q = \lambda \cdot m,\)

Gdje λ - specifična toplota fuzije (tabelarna vrijednost). Kada tijelo kristalizira, oslobađa se ista količina topline.

SI jedinica specifične topline fuzije je džul po kilogramu (J/kg).

Sagorevanje goriva

Količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja mase goriva m,

\(~Q = q \cdot m,\)

Gdje q- specifična toplota sagorevanja (tabelarna vrednost).

SI jedinica specifične toplote sagorevanja je džul po kilogramu (J/kg).

Književnost

Aksenovich L. A. Fizika u srednja škola: Theory. Zadaci. Testovi: Udžbenik. dodatak za ustanove koje pružaju opšte obrazovanje. okoliš, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 129-133, 152-161.