Применение первого закона термодинамики к решению графических задач

формулы используются?
ΔU
= A

+ Q
Q =
ΔU
+ A
Применение первого закона

Применение первого закона термодинамики к изотермическому процессу

Т=const , ΔU = 0

Q = A

Q = 0 + A

Применение первого закона термодинамики к
изохорному процессу

V = const , A = 0

Q = 0 + ΔU

Q = ΔU

Какой процесс называется адиабатным?

Применение первого закона термодинамики к
адиабатному процессу

Q = 0 , ΔU = 0 + А , ΔU = 0 - А

ΔU = А

ΔU = - А

на графике
1
2
1-2 :
V
, А > 0 и
Q =

Изотерма, т.е. Т = const , ΔU = 0 ,

2 -1:

V

А < 0 и

Q = ΔU + A < 0 - газ отдает тепло

р

V

V

1

2

р1

р2

2

Каков характер теплообмена с окружающей средой?

Изохора, т.е. V = const , А = 0

1-2:

Т (т.к. переходим на изотерму, лежащую выше)

или второй способ рассуждения: т.к. р ,то и Т

р

V

T

= const

значит, ΔU > 0

и Q = ΔU + A > 0 - газ получает тепло

2 -1:

Т (т.к. переходим на изотерму, лежащую ниже)

или : т.к. р , то и Т

значит, ΔU < 0

и Q = ΔU + A < 0 - газ отдает тепло

:
При адиабатном расширении Т
( т.к. «переходим» с изотермы,

внутренняя энергия уменьшается

ΔU < 0

2 -1 :

При адиабатном сжатии Т

т.к. «переходим» с изотермы, лежащей
ниже на изотерму, лежащую выше)

внутренняя энергия увеличивается

ΔU > 0

р

V

4

В ходе изотермического или адиабатного
процесса давление изменяется сильнее?
Ответ обосновать.

изотерма

адиабата

ΔV

РЕШЕНИЕ:

Очевидно, что в ходе адиабатного и
изотермического расширения на величину ΔV.

давление сильнее уменьшилось на адиабате.

При изотермическом процессе давление уменьшается
лишь за счет увеличения объема, а при адиабатном
еще и за счет уменьшения температуры.

в ходе процесса 1, а затем в ходе процесса 2.

РЕШЕНИЕ:

Запишем первый закон термодинамики
Q = ΔU + A
1. Внутренняя энергия – это функция состояния, а так как начальное и конечное состояния газа в ходе процессов 1 и 2 одинаковы, то и изменение внутренней энергии одинаково:

2. Сравним площади фигур под графиками процессов 1 и 2 :
S1 > S2 значит, А1 > A2

3. Согласно первому закону термодинамики,
так как ΔU1 = ΔU2 и А1 > A2 , то Q1 > Q2

ВАЖНО: При совпадении начального и конечного состояний, газ совершает большую работу и получает большее количество теплоты в ходе того процесса, график которого лежит выше в координатах РV

ΔU1 = ΔU2

5

его перехода
из состояний 1, 2, 3 в состояние

1- 4: Т= const , ΔU = 0
V1< V4 т.е. V

V1

V4

V3

Q = ΔU + A > 0 - газ получает тепло

2-4: т.к. V = const, A = 0
Т2 > Т4 , т.е. T

Q = ΔU + A < 0 - газ отдает тепло

3-4: V4 < V3 ,
Т4 < Т3 , т.е. T

Q = ΔU + A < 0 - газ отдает тепло

(изотерма)

A > 0

p

V

T

= const

Т.к.

ΔU < 0 ,

ΔU < 0 ,

т.е. V

и А < 0

6

2, 3 в конечное состояние и характер его теплообмена
с

т

V

1

2

3

РЕШЕНИЕ :

1

Работа не совершается , т.к. V = 0

ΔU > 0 , т.к. Т ,значит, Q = ΔU > 0

газ получает тепло

2

V , значит,, A < 0

Т , значит, ΔU < 0, т.о. Q < 0

газ отдает тепло

3

ΔU = 0, т.к. Т = const

V ,значит, A > 0 , т.о. Q > 0

газ получает тепло

1 в состояние 2 в ходе процессов а и б

р

V

1

2

а

б

РЕШЕНИЕ :

Нет, работа газа различна в ходе процессов
а и б несмотря на то, что площади фигур,
ограниченных графиками циклов, равны.

На участке 1-а работа отрицательна
( т.к. объем уменьшается), а на участке а-2 она положительна ( т.к. объем газа увеличивается. В итоге, работа газа в ходе процесса а положительна

На участке 1-б работа газа положительна ( т.к. объем увеличивается ), а на участке б-2 она отрицательна ( т.к. объем газа уменьшается).
В итоге, работа газа в ходе процесса б отрицательна.

Таким, образом, большая работа выполняется газом в ходе процесса а

способами а и б.
а) В каком из этих случаев

1

р

V

1

2

3

4

2

Сравните работу газа в ходе нескольких циклов, изображенных на рисунке. Массы газа одинаковы, направления процессов одинаковы ( по часовой стрелке).

работы. МКТ. Свойства газов, Законы термодинамики. Пары, жидкости, твердые тела.