Как измениться внутренняя энергия идеального газа при изохорном процессе

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

При изохорном процессе объем газа остается постоянным ( V=constcap V equals c o n s t), что накладывает специфические условия на термодинамические показатели системы. Основные положения Внутренняя энергия идеального газа ( Ucap U) зависит исключительно от его термодинамической температуры ( Tcap T). Для одноатомного идеального газа эта зависимость выражается формулой: U=32νRTcap U equals three-halves nu cap R cap T Где:

  • νnu — количество вещества (моль); Rcap R — универсальная газовая постоянная; Tcap T — абсолютная температура.

Анализ через Первый закон термодинамики Первый закон термодинамики гласит, что количество теплоты ( Qcap Q), переданное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии ( ΔUcap delta cap U) и совершение системой работы ( Acap A): Q=ΔU+Acap Q equals cap delta cap U plus cap AВ изохорном процессе работа газа определяется формулой A=PΔVcap A equals cap P center dot cap delta cap V. Поскольку объем не меняется ( ΔV=0cap delta cap V equals 0), работа газа равна нулю ( A=0cap A equals 0). Следовательно, уравнение принимает вид: Q=ΔUcap Q equals cap delta cap UЭто означает, что изменение внутренней энергии идеального газа при изохорном процессе равно количеству теплоты, полученному или отданному газом. Зависимость от параметров состояния Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле: ΔU=i2νRΔTcap delta cap U equals i over 2 end-fraction nu cap R cap delta cap T Где ii — число степеней свободы молекул (3 для одноатомного, 5 для двухатомного газа). Используя уравнение Клапейрона — Менделеева ( PV=νRTcap P cap V equals nu cap R cap T), при постоянном объеме изменение внутренней энергии можно также выразить через изменение давления: ΔU=i2VΔPcap delta cap U equals i over 2 end-fraction cap V cap delta cap P Вывод

  1. Если газ нагревается (давление растет): внутренняя энергия увеличивается. Вся подводимая теплота идет на увеличение кинетической энергии движения молекул.
  2. Если газ охлаждается (давление падает): внутренняя энергия уменьшается. Газ отдает энергию в окружающую среду в виде теплоты.

Я могу подготовить для вас таблицу с формулами изменения внутренней энергии для других изопроцессов (изобарного и изотермического). Хотите, чтобы я это сделал?

Форма ответа

Ваш аватар