Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №15 Основы термодинамики. Законы термодинамики.

Конспект 15. Основы термодинамики. Законы термодинамики.
Тема: Термодинамика

1. Введение в термодинамику газов

Основные термодинамические параметры:

1) Работа газа
Работа для изобарного процесса, Дж:

Замечание. Газ совершает работу только при изменении объема.
Знаки работы газа:
А>0 – расширение газа (работа газа)
А<0 – сжатие газа (работа над газом)
Замечание. А=0 для изохорного процесса.

2) Определение. Внутренняя энергия  – сумма кинетической энергии теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия всех частиц тела.
Внутренняя энергия, Дж:

Где i – степень свободы движения частицы газа:
i=3 для одноатомного газа: …
i=5 двухатомного газа: …
i=6 многоатомного газа: …
Изменение внутренней энергии, Дж:

Изменение внутренней энергии в изопроцессах через параметры p-V, Дж:
 – изобарный процесс
 – изохорный процесс
 – изотермический процесс

3) Определение. Количество теплоты  – мера изменения внутренней энергии, которую тело получает или отдает в результате теплообмена.
Замечание. В школьной программе базового уровня не рассматриваются формулы для вычисления количества теплоты через тепловые свойства газа.
Законы термодинамики:
1) Первый закон термодинамики – количество теплоты, которое получает газ, расходуется им на изменение внутренней энергии и совершение работы.
 – первый закон термодинамики в формульной записи
2) Второй закон термодинамики – не существует замкнутых процессов, единственным результатом которых будет передача тепла от более холодного тела к более теплому.

2. Первый закон термодинамики для изопроцессов

Частные случаи первого закона термодинамики для изопроцессов:

1) Изохорный: 

2) Изотермический: 

3) Изобарный: 

Определение. Адиабатный процесс – процесс, в котором не происходит теплообмен с окружающей средой: Q=0.
 – первый закон термодинамики для адиабатного процесса
Замечание. Реальные процессы обычно считают адиабатными, если изменение состояния газа происходит очень быстро, то есть время мало и теплообменом с окружающей средой можно пренебречь.
Примеры адиабатных процессов:
1) Быстрое расширение газа, сопровождающееся охлаждением:
– такое расширение в огромных масштабах происходит в атмосфере Земли
– расширение сжиженного газа, который выходит из баллона или зажигалки

2) Быстрое сжатие газа, сопровождающееся нагреванием:

– принцип работы дизельного двигателя
– сжатие воздуха перед летящим метеоритом, снарядом, пулей и т.п.