Внутрішня енергія та її властивості. Робота газу, її визначення. Ентальпія і ентропія газу

1. Розглядаючи тепловий рух, можна виділити такі складові частини внутрішньої енергії газу:

а) енергія поступального руху молекул;

б) енергія обертального руху молекул;

в) енергія коливного руху атомів, що утворюють молекули газу, тобто внутрішньомолекулярні коливання. Ці складові являють кінетичну енергію молекул газу.

Крім кінетичцої енергії, молекули газу мають ще потенщальну енергію, що виникає від сил міжмолекулярного притягання. За даної температури сили міжмолекулярного притягання, а отже, й потенціальна енергія, зумовлена ними, залежать від відстані між молекулами,, тобто від питомого об'єму v або від тиску р.

Внутрішня енергія – сума всіх видів кінетичної та потенційної енергії молекул; позначають u для 1кг газу, U для М кг та μu для 1 кмоль газу. Залежить від температури, є функцією стану робочого тіла, не залежить від характеру процесу. (6.7)

З фізичних міркувань внутрішня енергія – це функція абсолютної температури Т (кінетична енергія) і тиску р або питомого об’єму v (потенційна енергія). (6.8) - внутрішня енергія залежить від двох параметрів стану газу і тому сама є його параметром. Оскільки в ідеальному газі міжмолекулярної взаємодії немає, то й потенційної енергії немає - (6.9) - внутрішня енергія ідеального газу залежить від температури, тобто є функцією стану робочого тіла й не залежить від характеру процесу. Зміна внутрішньої енергії для будь-якого довільного процесу в диференційній формі має вигляд: (6.10)

2. Ентропія — в термодинаміці міра енергії у термодинамічній системі, яка не може бути використана для виконання роботи; величина частки тепла, що не перетворюється в роботу циклу за даного перепаду температур. Вона також є мірою безладдя, невизначеності, присутнього в системі. Збільшення ентропії веде до деградації тепла, тобто до збільшення частки тепла, що не перетворюється в роботу циклу.

3. Ентальпія (або теплова функція, від грец. enthalpo — «нагріваю») — термодинамічний потенціал, що характеризує стан термодинамічної системи при виборі основних незалежних змінних ентропії (S) і тиску (P); сума внутрішньої енергії u та потенційної енергії pv газу (i). Ентальпія – сума внутрішньої енергії і потенційної енергії газу (pv)

Вираження ентальпії для 1 кг газу (тобто питомої ентальпії) має вигляд

(6.11). Питома ентальпія, як і питома внутрішня енергія, виражається в джоулях на кілограм (Дж/кг).

Якщо кількість теплоти віднести до 1 кг речовини, то отримаємо питому ентропію

(6.12)

яка виражається в джоулях на кілограм-кельвин [Дж/(кг • К)].

Ентальпія і ентропія – функції стану.

Поиск по сайту: