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熱力學(xué)定律解析

   2019-09-15 和平35
核心提示:氣體內(nèi)動能大小反映著氣體的溫度高低,內(nèi)動能增大,則溫度升高;內(nèi)動能減小,則溫度降低。而內(nèi)位能與分子之間距離有關(guān),即與氣體的比容有關(guān)。比容增大時,分子間的距離增大,內(nèi)位能增加;比容減小時,分子間的距離減小,其內(nèi)位能也相應(yīng)減小。

氣體內(nèi)動能大小反映著氣體的溫度高低,內(nèi)動能增大,則溫度升高;內(nèi)動能減小,則溫度降低。而內(nèi)位能與分子之間距離有關(guān),即與氣體的比容有關(guān)。比容增大時,分子間的距離增大,內(nèi)位能增加;比容減小時,分子間的距離減小,其內(nèi)位能也相應(yīng)減小。因此,氣體的內(nèi)能與氣體的狀態(tài)有關(guān)。由此可見,內(nèi)能也是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù),因為一定的狀態(tài),就有一定的狀態(tài)參數(shù)—溫度T和比容U,即一定的內(nèi)能。

對于理想氣體,由于分子間沒有作用力,分子的內(nèi)位能等于零,因此其內(nèi)能僅是分子內(nèi)動能的總和。它與比容無關(guān)而僅取決于溫度,溫度越高,則內(nèi)能越大。設(shè)在一個密閉容器內(nèi)裝有1千克氣體,初始溫度為T1,內(nèi)能為u1。如由外界給該氣體加入熱量q,其溫度升高至T2,內(nèi)能也增加到u2。由于在加熱過程中,氣體的容積沒有變化,所以氣體沒有對外做功。因此氣體由外界得到的熱量,全部變成了其內(nèi)能的增加量,即:

q= u2-u1=u

由上述可知,氣體在定容加熱過程中所吸收的熱量,等于定容比熱與溫差的乘積,即:

q=u2-u1=u=C(T2-T1)(kJ/kg)

以壓力(P)為縱坐標(biāo),以比容v的為橫坐標(biāo)而構(gòu)成的P-v圖,叫做壓容圖,如圖1.1.7示。該圖上任意一點都有一個確定的壓力P和確定的比容v與其對應(yīng)。因此圖上的任意一個點都表示工質(zhì)的一個確定狀態(tài)。同理,圖上的任一條曲線都表示工質(zhì)狀態(tài)的一個變化過程,此圖也稱為工質(zhì)的示功圖。

設(shè)在一個有活塞移動的汽缸中裝入1千克氣體,當(dāng)氣體膨脹時,則氣體的壓力降低,比容增加,并推動活塞向右運動,對外作膨脹功;反之,當(dāng)活塞在外力推動下向左運動時,氣體的壓力升高而比容減小,氣體接受外界的壓縮功。圖1.1.7中,過程線1→2表示氣體的膨脹過程,2→1表示氣體的壓縮過程。

 
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