Моделируется изобарный процесс, т. е. процесс квазистатического расширения или сжатия идеального газа при постоянном давлении . Давление газа можно выбирать. Приводится график зависимости для изобарного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты , полученной газом, произведенная работа и изменение его внутренней энергии.
Обратите внимание, что при изобарном расширении температура газа растет, его внутренняя энергия увеличивается, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии температура и внутренняя энергия уменьшаются, работа газа отрицательна. При расширении газ поглощает тепло, а при сжатии – отдает окружающим телам.
, |
где (моль∙К) – универсальная газовая постоянная.
Работа газа при изобарном расширении или сжатии выражается соотношением
. |
Первый закон термодинамики для изобарного процесса записывается в виде
. |
Здесь и – внутренняя энергия газа в начальном и конечном состояниях, и – начальный и конечный объемы. При изобарном расширении – тепло поглощается, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии – тепло отдается внешним телам. В этом случае .
В модели можно выбирать давление газа и проводить процесс при выбранном давлении. Приводится график зависимости для изобарного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты , полученной газом, произведенная работа и изменение его внутренней энергии.
При помощи энергетической диаграммы вы также можете убедиться, что при изобарном расширении внутренняя энергия газа увеличивается (при этом его температура растет), и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии температура и внутренняя энергия уменьшаются, работа газа отрицательна. Также из диаграммы видно, что при расширении газ поглощает тепло, а при сжатии – отдает окружающим телам.
Один моль идеального одноатомного газа совершает адиабатическое сжатие. Как изменяются в результате такого процесса давление и температура газа?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
3) не изменяется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление | Температура |
Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил: Газ сжимается, значит, он совершает отрицательную работу Процесс сжатия адиабатический, следовательно, теплообмен с окружающей средой отсутствует Таким образом, внутренняя энергия увеличивается Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При увеличении внутренней энергии температура увеличивается. Давление связано с объемом и температурой соотношением Таким образом, при адиабатическом уменьшении объема и увеличении температуры газа давление увеличивается.