Курс физики . Страница 84 (Добавлена 2012-05-26 21:10)
Выражение (51.1) в дифференциальной форме будет иметь вид
или в более корректной форме
(51.2)
где dU ? бесконечно малое изменение внутренней энергии системы, ?A — элементарная работа, ?Q — бесконечно малое количество теплоты. В этом выражении dU является полным дифференциалом, а ?A и ?Q таковыми не являются. В дальнейшем будем использовать запись первого начала термодинамики в форме (51.2).
Из формулы (51.1) следует, что в СИ количество теплоты выражается в тех же единицах, что работа и энергия, т. е. в джоулях (Дж).
Если система периодически возвращается в первоначальное состояние, то изменение ее внутренней энергии ?U=0. Тогда, согласно первому началу термодинамики,
т. е. вечный двигатель первого рода ? периодически действующий двигатель, который совершал бы б?льшую работу, чем сообщенная ему извне энергия, ? невозможен (одна из формулировок первого начала термодинамики).
§ 52. Работа газа при изменении его объема
Для рассмотрения конкретных процессов найдем в общем виде внешнюю работу, совершаемую газом при изменении его объема. Рассмотрим, например, газ, находящийся под поршнем в цилиндрическом сосуде (рис. 78). Если газ, расширяясь, передвигает поршень на бесконечно малое расстояние dl, то производит над ним работу
где S ? площадь поршня, Sdl=dV? изменение объема системы. Таким образом,
(52.1)
Полную работу А, совершаемую газом при изменении его объема от V1 до V2, найдем интегрированием формулы (52.1):
(52.2)
Результат интегрирования определяется характером зависимости между давлением и объемом газа. Найденное для работы выражение (52.2) справедливо при любых изменениях объема твердых, жидких и газообразных тел.
Произведенную при том или ином процессе работу можно изобразить графически с помощью кривой в координатах р, V. Пусть изменение давления газа при его расширении изображается кривой на рис. 79. При увеличении объема на dV совершаемая газом работа равна pdV, т. е. определяется площадью полоски с основанием dV, заштрихованной на рисунке. Поэтому полная работа, совершаемая газом при расширении от объема V1 до объема V2, определяется площадью, ограниченной осью абсцисс, кривой p=f(V) и прямыми V1 и V2.
Графически можно изображать только равновесные процессы ? процессы, состоящие из последовательности равновесных состояний. Они протекают так, что изменение термодинамических параметров за конечный промежуток времени бесконечно мало. Все реальные процессы неравновесны (они протекают с конечной скоростью), но в ряде случаев неравновесностью реальных процессов можно пренебречь (чем медленнее процесс протекает, тем он ближе к равновесному).
Предыдущая страница |
Следующая страница
|