ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ РЕАЛЬНОГО ГАЗА.

Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Силы притяжения приводят к появлению внутреннего давления на газ:

p¹ = a/V_м. (15.19.)

Работа, затрачиваемая на преодоление этих сил, идет на увеличение потенциальной энергии системы;

A=p¹dV_м = dW_пот., (15.20.)

или

dW_пот. = (adV_м).V_м². (15.21.)

Откуда

W_пот. = - a/V_м, (15.22.)

растет с повышением температуры и увеличением объема. Если газ расширяется без теплообмена с окружающей средой (dQ = 0) и не совершает внешней работы (dA = 0), то из первого начала термодинамики [dQ=(U₂-U₁)+ dA] получим, U₂=U₁. Т.е. при адиабатическом расширении без совершения работы внутренняя энергия газа не изменяется. Это равенство формально справедливо как для идеального газа, так и для реального газов, но физически для обоих случаев равенство имеет различный смысл. Для идеального газа равенство U₁ = U₂ означает равенство температур T₁ = T₂, т.е. при адиабатическом расширении идеального газа в вакуум его температура не изменяется. Для реального газа, с учетом того, что U₁=C_vT₁-a/V₁; и

U₂ =C_vT₂-a/V₂; получаем

T₁-T₂=(a/C_v)(1/V₁-1/V₂). (15.23.)

Так как V₂ > V₁, то T₁ > T₂, т.е. реальный газ при адиабатическом расширении в вакуум охлаждается. При адиабатическом сжатии реальный газ нагревается.

Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул (определяет внутреннюю энергию идеального газа, равную С_VТ; и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил притяжения приводит к возникновению внутреннего давления на газ: p = a/V_m².

ЭНТАЛЬПИЯ.

Введем новую функцию состояния системы

W = E + PV, (15.24.)

называемую энтальпией или тепловой функцией и рассмотрим ее свойства.

1. Изменение энтальпии при бесконечно малом процессе

dW = dE + d(PV) = dE + PdV + VdP. (15.25.)

Подставляя сюда выражение для dE из основного термодинамического тождества, находим

dW = TdS + VdP. (15.26.)

2. При постоянном давлении, P = const, дифференциал dP = 0 и, следовательно,

(dW)_P = TdS = δQ. (15.27.)

В процессах, происходящих при постоянном давлении, количество полученного телом тепла равно изменению его энтальпии (отсюда название – тепловая функция).

3. Теплоемкость при постоянном давлении

.c_P = (δQ)_P/δT = T(δS/δT)P = (δW/δT)_P (15.28.)

Соотношения для W при постоянном P аналогичны соотношениям для E при постоянном V:

(dE)_V = TdS = δQ, (15.29.)

.c_V = (δQ)_V/dT = T(δS/δT)_V = (δE/δT)_V.

Таким образом, в процессах, происходящих при постоянном давлении, W обладает свойствами, аналогичными тем, которыми обладает E в процессах, происходящих при постоянном объеме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: