АЖИЛ (термодинамикийн чиглэлээр) АЖИЛ (термодинамикийн чиглэлээр)

АЖИЛ, термодинамикийн хувьд:
1) хүрээлэн буй биетэй термодинамик систем (физик бие) -ийн энергийн солилцооны нэг хэлбэр (дулаантай хамт);
2) физик процесс дахь эрчим хүчний хувиргалтын тоон шинж чанар нь үйл явцын төрлөөс хамаарна; Системийн ажил нь энерги гаргаж байвал эерэг, хүлээн авбал сөрөг байдаг.

Нэвтэрхий толь бичиг. 2009 .

Бусад толь бичгүүдээс "АЖИЛ (термодинамик дахь)" гэж юу болохыг хараарай.

ажил (термодинамик дахь)- ажил Дулаан ба (эсвэл) бодисыг шилжүүлэхтэй холбоогүй, нэг биеэс нөгөөд шилжсэн энерги. [Санал болгосон нэр томъёоны цуглуулга. Асуудал 103. Термодинамик. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академи. Шинжлэх ухаан, техникийн нэр томъёоны хороо. 1984] Сэдвүүд…… Техникийн орчуулагчийн гарын авлага

1) хүрээлэн буй биетэй термодинамик систем (физик бие) -ийн энергийн солилцооны нэг хэлбэр (дулаантай хамт); 2) физик процесс дахь эрчим хүчний хувиргалтын тоон шинж чанар нь үйл явцын төрлөөс хамаарна; системийн ажиллагаа...... Нэвтэрхий толь бичиг

Хүч гэдэг нь тухайн хүчний тоон хэмжээ, чиглэл, түүнийг хэрэглэх цэгийн хөдөлгөөнөөс хамааран хүчний үйл ажиллагааны хэмжүүр юм. Хэрэв F хүч нь тоон болон чиглэлд тогтмол бөгөөд M0M1 шилжилт нь шулуун шугамтай (Зураг 1) байвал P. A = F s cosa, энд s = M0M1, өнцөг... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг

- (термодинамикийн хувьд), 1) термодинамик систем (физик бие) -ийн эргэн тойрон дахь биетэй энерги (дулааны хамт) солилцох хэлбэрүүдийн нэг; 2) физик процесс дахь эрчим хүчний хувиргалтын тоон шинж чанар; үйл явцын төрлөөс хамаарна....... Орчин үеийн нэвтэрхий толь бичиг

Термодинамикийн хувьд:..1) термодинамикийн систем (физик бие)-ийн эргэн тойрон дахь биетэй энергийн солилцооны нэг хэлбэр (дулааны хамт);..2) физик процесс дахь энерги хувирлын тоон шинж чанар нь төрлөөс хамаарна. үйл явц; …… Том нэвтэрхий толь бичиг

Хүч гэдэг нь тухайн хүчний тоон хэмжээ, чиглэл, түүнийг хэрэглэх цэгийн хөдөлгөөнөөс хамааран хүчний үйл ажиллагааны хэмжүүр юм. Хэрэв F хүч нь тоон болон чиглэлд тогтмол бөгөөд M0M1 шилжилт нь шулуун шугамтай (Зураг 1) бол P. A = F․s․cosα, энд s = M0M1 ... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

АЖИЛ- (1) скаляр физик. Бие махбодид тохиолдож буй нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт шилжих үйл явцыг (харна уу) тодорхойлдог утга. үйл явц. SI дахь ажлын нэгж (харна уу). Механик системд үйлчилж буй бүх дотоод болон гадаад хүчний R. нь... ... тэнцүү байна. Том Политехникийн нэвтэрхий толь бичиг

1) авч үзэж буй биетэд тохиолддог энергийн нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт шилжихийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн. үйл явц. Тухайлбал, бүх гаднын Р болон дотоод механик дээр ажиллах хүч систем нь системийн кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна .... ... Том нэвтэрхий толь бичиг Политехникийн толь бичиг

Термодинамикийн хувьд 1) энергийн солилцооны нэг хэлбэр (дулаантай хамт) нь термодинамик юм. хүрээлэн буй биетэй системүүд (физик биетүүд); 2) тоо хэмжээ. эрчим хүчийг физик болгон хувиргах шинж чанар. процессууд нь процессын төрлөөс хамаарна; Системийн R. эерэг,...... ... Байгалийн шинжлэх ухаан. Нэвтэрхий толь бичиг

Ажлын хэмжээ L2MT−2 Хэмжилтийн нэгж SI J CGS ... Википедиа

Номууд

• Хүснэгтийн багц. Физик. Термодинамик (6 хүснэгт), . 6 хуудас бүхий боловсролын цомог.
• Дотоод энерги. Термодинамик дахь хийн ажил. Термодинамикийн анхны хууль. Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Адиабат процесс. Карногийн мөчлөг. Урлаг. 2-090-661. 6…Молекул динамикийн загварчлалын үндэс, Галимзянов Б.Н. Одоогийн байдлаар

сурах бичиг Молекулын динамикийг компьютерээр загварчлах мэдлэг, анхан шатны ур чадвар эзэмшихэд шаардлагатай үндсэн материалыг танилцуулна. Үр ашиг нь... = Хийн дотоод энерги нь нэг төлөвөөс нөгөөд шилжихэд өөрчлөгддөг. Энэ өөрчлөлт нь хийн дээрх гадны хүчний ажил эсвэл гадны хүчний эсрэг хийтэй хэрхэн холбоотой болохыг авч үзье. Үүнийг хийхийн тулд хөдлөх поршений цилиндрийг авч үзье. Дурын жижиг талбайд поршений хөдөлж байх үед хийн эзэлхүүн өөрчлөгдөж, цилиндр дотор байрлах хийн поршенд үйлчлэх хүч ба энэ хүчний нөлөөн дор поршений хөдөлгөөний үржвэртэй тэнцүү ажил хийгдэнэ. : ΔΔ А иФ и x.Хүч ба шилжилтийн чиглэл давхцаж байвал ажил эерэг, эсрэг байвал сөрөг байна. Үүнээс үзэхэд хий шахагдах үед гадны хүчний ажил эерэг, тэлэх үед хийгдэнэ

Δ эерэг ажил = хийгээр гүйцэтгэгдэнэ. Хийн эзэлхүүн өөрчлөгдөхөд гүйцэтгэсэн ажлыг тооцоолохын тулд ажлын тодорхойлогч тэгшитгэлд та хийн даралт ба талбайн үржвэрээр цилиндрт поршенд үйлчлэх хүчийг сольж болно. поршен. Термодинамик дахь ажил нь хийн даралтын бүтээгдэхүүн ба түүний эзэлхүүний өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог болохыг бид олж мэдсэн.Δ А и = А иΔ p i S.

p i- системийн гадаад параметрийн өөрчлөлттэй холбоотой энерги дамжуулах арга.

Механик ажлыг дараахь байдлаар тодорхойлно.

δА=(Ф→доктор−→), хаана Ф→ - хүч чадал, ба доктор−→ - энгийн (хязгааргүй) шилжилт термодинамикийн системийн гадаад орчны үндсэн ажлыг дараах байдлаар тооцоолж болно.

δА=(Ф→доктор−→)=П(ds−→доктор−→)=PdV, Хаана ds−→ - энгийн (хязгааргүй) талбайн хэвийн, П- даралт ба dV- эзлэхүүний хязгааргүй өсөлт. 1→2 термодинамик процессын ажлыг дараах байдлаар илэрхийлнэ. А=∫12PdV.

Ажлын хэмжээ нь термодинамик систем 1-р төлөвөөс 2-р төлөв рүү шилжих замаас хамаардаг бөгөөд системийн төлөв байдлын функц биш юм. Хэрэв та үүнийг анхаарч үзвэл үүнийг батлахад хялбар болно геометрийн утгатодорхой интеграл - муруйн график доорх талбай. Ажил нь интегралаар тодорхойлогддог тул процессын замаас хамааран муруйн доорх талбай, тиймээс ажил өөр байх болно. Ийм хэмжигдэхүүнийг үйл явцын функцууд гэж нэрлэдэг боловч энэ нь физик химид ашиглагддаг А, IUPAC зөвлөмжийн дагуу химийн термодинамик дахь ажлыг дараах байдлаар тэмдэглэх нь зүйтэй В. Гэсэн хэдий ч зохиогчид код тайлах замаар хүссэн тэмдэглэгээг ашиглаж болно.

Термодинамик системийн дотоод энерги нь систем дээр хийсэн ажлын болон дулааны солилцоо гэсэн хоёр аргаар өөрчлөгдөж болно орчин. Биеийн хүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцох явцад хүлээн авах эсвэл алддаг энергийг нэрлэдэг дулааны хэмжэээсвэл зүгээр л дулаан. Дулаан бол сонгодог феноменологийн термодинамикийн үндсэн термодинамик хэмжигдэхүүнүүдийн нэг юм. Дулааны хэмжээ нь термодинамикийн нэг ба хоёрдугаар хуулиудын стандарт математик томъёонд багтсан бөгөөд дулааны солилцоогоор дамжуулан системийн дотоод энергийг өөрчлөхийн тулд мөн ажил хийх ёстой. Гэсэн хэдий ч энэ нь системийн хил хязгаарыг шилжүүлэхтэй холбоотой макроскопийн ажил биш юм. Микроскопийн түвшинд энэ ажил нь илүү халсан биетэй бага халсан биетэй харьцах зааг дээр системийн молекулуудад үйлчлэх хүчний ажил, өөрөөр хэлбэл молекулуудын мөргөлдөөнөөр энерги шилждэг. Тиймээс молекулын кинетик онолын үүднээс авч үзвэл ажил ба дулааны ялгаа нь зөвхөн механик ажлыг гүйцэтгэхийн тулд молекулуудын макроскопийн масштабаар эмх цэгцтэй хөдөлгөөнийг шаарддаг бөгөөд илүү халсан дулаанаас энерги шилжүүлэхийг шаарддаг. Биеийг бага халсан бие рүү шилжүүлэхэд энерги нь нэг биеээс нөгөө бие рүү шууд холбоогүй, дулааны хэмжээ нь төлөв байдлын функц биш бөгөөд системийн хүлээн авсан дулааны хэмжээ юм аливаа үйл явц нь анхны төлөвөөс эцсийн төлөвт шилжсэн аргаас хамаарна хэмжилтийн нэгж Олон улсын системнэгж (SI) нь жоуль юм. Калорийг мөн дулааны хэмжилтийн нэгж болгон ашигладаг. IN Оросын Холбооны Улсилчлэгийг "үйлдвэрлэл"-ийн хэрэглээний хамрах хүрээгээр цаг хугацааны хязгаарлалтгүйгээр системийн бус нэгж болгон ашиглахыг зөвшөөрсөн.

Тодорхойлолт

Дулааны хэмжээ нь термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн математик томъёололд багтсан бөгөөд үүнийг дараах байдлаар бичиж болно. ΔQ = A + ΔU. Энд ΔU- системийн дотоод энергийн өөрчлөлт; ΔQсистемд шилжүүлсэн дулааны хэмжээ, ба А- системийн хийсэн ажил. Гэсэн хэдий ч дулааны тодорхойлолт нь эхний зарчмаас үл хамааран түүнийг хэмжих аргыг зааж өгөх ёстой. Дулаан нь дулааны солилцооны явцад дамждаг энерги учраас дулааны хэмжээг хэмжихийн тулд туршилтын калориметрийн бие хэрэгтэй. Туршилтын биеийн дотоод энергийг өөрчилснөөр системээс туршилтын биед шилжсэн дулааны хэмжээг шүүх боломжтой болно. Туршилтын биеийг ашиглахгүйгээр эхний зарчим нь утга учиртай хуулийн утгыг алдаж, хоёр биеэс бүрдэх системд ашиггүй дулааны хэмжээг тодорхойлоход хувирдаг XТэгээд Ю, бие Ю(туршилт) нь хатуу адиабат бүрхүүлд хаалттай байна. Дараа нь энэ нь макроскопийн ажил хийх чадваргүй боловч биетэй энерги (өөрөөр хэлбэл дулаан) солилцож чаддаг. X. Бие гэж бодъё XЭнэ нь бараг бүхэлдээ адиабат бүрхүүлтэй, гэхдээ хатуу биш бүрхүүлтэй байдаг тул механик ажил гүйцэтгэх чадвартай, гэхдээ зөвхөн дулаан солилцох боломжтой. Ю. Дулааны хэмжээ, биед шилжүүлсэн Xзарим процесст хэмжигдэхүүн гэж нэрлэдэг Q X = −ΔU Y, Хаана ΔU Y- биеийн дотоод энергийн өөрчлөлт Ю. Эрчим хүч хэмнэх хуулийн дагуу. бүтэн цагийн ажилСистемийн гүйцэтгэсэн хэмжээ нь хоёр биеийн системийн нийт дотоод энергийн бууралттай тэнцүү байна. А = −ΔU x − Өө, Хаана А- бие махбодын хийсэн макроскопийн ажил XЭнэ харилцааг термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн хэлбэрээр бичих боломжийг бидэнд олгодог. ΔQ = А +ΔU xТиймээс феноменологийн термодинамик дахь дулааны хэмжээг калориметрийн биетээр хэмжиж болно (дотоод энергийн өөрчлөлтийг тохирох макроскопийн төхөөрөмжийн уншилтаар шүүж болно). Термодинамикийн эхний хуулиас харахад дулааны хэмжээг тодорхойлсон тодорхойлолт нь зөв, өөрөөр хэлбэл туршилтын биетийн сонголтоос харгалзах хэмжигдэхүүн нь бие даасан байх явдал юм. Юмөн биетүүдийн хоорондох дулаан солилцооны арга. Дулааны хэмжээг ингэж тодорхойлсноор эхний хууль нь туршилтаар баталгаажуулах боломжийг олгодог утга учиртай хууль болж, эхний хуулийн илэрхийлэлд багтсан гурван хэмжигдэхүүнийг бие даан хэмжих боломжтой болно.

Термодинамикийн анхны хууль- Термодинамикийн гурван үндсэн хуулийн нэг нь термодинамикийн системийн энерги хадгалагдах хууль юм 19-р сарын дунд үезуунд Германы эрдэмтэн Ж.Р.Майер, Английн физикч Ж.П.Жоуль, Германы физикч Г.Гельмгольц нарын ажлын үр дүнд бий болсон. Термодинамикийн 1-р хуулийн дагуу термодинамик систем нь зөвхөн дотоод энерги эсвэл гадаад энергийн эх үүсвэрийн ачаар л ажил гүйцэтгэх боломжтой. Термодинамикийн 1-р хуулийг ихэвчлэн ямар ч эх үүсвэрээс эрчим хүч авахгүйгээр ажилладаг анхны төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машин оршин тогтнох боломжгүй гэж томъёолдог.

Хэрэв дулааны нийлүүлэлтээс болж системийн хязгааргүй тэлэлт нь ижил даралттай P дор байгаа гадаад орчинд явагддаг бол V системийн эзэлхүүнийг dV хязгааргүй бага утгаар нэмэгдүүлэх нь ажил дагалддаг.

систем нь хүрээлэн буй орчинд гүйцэтгэдэг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг эзлэхүүнийг өөрчлөх ажил (механик ажил).

Биеийн эзэлхүүн нь эзэлхүүний утгаас утга болгон өөрчлөгдөхөд системийн гүйцэтгэсэн ажил дараахтай тэнцүү байна.

Томъёо (*)-аас харахад үргэлж ижил тэмдэгтэй байна.

Хэрэв , тэгвэл ба , i.e. тэлэлтийн үед биеийн ажил эерэг байдаг бол бие нь өөрөө ажил хийдэг;

Хэрэв , тэгвэл ба , өөрөөр хэлбэл, шахалтын үед биеийн ажил сөрөг байна: энэ нь бие махбодь ажил хийдэггүй, харин гаднаас хийсэн ажил нь түүний шахалтанд зарцуулагддаг гэсэн үг юм.

Одоо системийн ямар нэгэн гадаад объект дээр хийдэг ажлыг авч үзье. Энэ бие нь поршений доор цилиндрт байрладаг хий байх болтугай. Поршений дээд талд ачаалал ихтэй байдаг.

Хийн дулааныг нийлүүлсний үр дүнд энэ нь эзэлхүүнээс эзлэхүүн хүртэл өргөжсөн. Үүний зэрэгцээ ачаалалтай бүлүүр нь өндрөөс өндөрт шилжсэн.

Биеийн тэлэлтийн үр дүнд дараахь ажил хийгддэг.

ачааллын боломжит энерги дараах байдлаар нэмэгдэнэ.

Өргөтгөх ажил ба боломжит энергийн өсөлтийн хоорондох ялгаа нь бие махбодийн гадаад объект дээр гүйцэтгэдэг ашигтай гадаад ажлыг (зайлшгүй эсвэл техникийн ажил) илэрхийлнэ.

-диаграммыг термодинамикт өргөн ашигладаг. Термодинамик системийн төлөвийг хоёр параметрээр тодорхойлдог тул -диаграмм дээрх цэгээр дүрслэгддэг. Зураг дээр 1-р цэг нь системийн анхны төлөвтэй, 2-р цэг нь эцсийн төлөвтэй, 1-2-р мөр нь ажлын шингэнийг -ээс тэлэх процесстой тохирч байна.

Механик ажлыг процессын муруй ба эзэлхүүний тэнхлэгийн хооронд хаагдсан талбай бүхий хавтгай дээр графикаар дүрсэлсэн болно.

Гүйцэтгэж буй ажлыг процессын муруй ба даралтын тэнхлэгийн хооронд хаагдсан талбай бүхий хавтгай дээр графикаар дүрсэлсэн болно.

Ажил нь термодинамик процессын шинж чанараас хамаарна.

Термодинамикийн анхны хууль.

Термодинамикийн анхны хууль бол энергийн хадгалалт ба хувирлын хууль юм.

Термодинамик процессын хувьд хууль нь дулаан, ажил, термодинамик системийн дотоод энергийн өөрчлөлтийн хоорондын хамаарлыг тогтоодог.

Термодинамикийн анхны хуулийн мэдэгдэл:

Системд нийлүүлсэн дулааныг системийн энергийг өөрчлөх, механик ажил гүйцэтгэхэд зарцуулдаг.

1 кг бодисын хувьд термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.

Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг өөр хэлбэрээр бас бичиж болно.

Энтальпи нь дараахтай тэнцүү байна гэж үзвэл:

ба түүний өөрчлөлт:

Дотоод энергийн өөрчлөлтийг дараах илэрхийллээр илэрхийлье.

термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн тэгшитгэлд орлуулна

Өнөөг хүртэл бид зөвхөн орон зайд матери хөдөлдөггүй системийг л авч үзсэн. Гэсэн хэдий ч термодинамикийн нэгдүгээр хууль нь ерөнхий шинж чанартай бөгөөд хөдөлгөөнгүй болон хөдөлгөөнт аль ч термодинамик системд хүчинтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Ажлын шингэнийг термомеханик төхөөрөмжид (жишээлбэл, турбины ир) нийлүүлдэг гэж үзье. Ажлын шингэн нь техникийн ажлыг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, турбины роторыг жолоодож, дараа нь яндангийн хоолойгоор зайлуулдаг.

Хөдөлгөөнгүй системийн термодинамикийн анхны хуулийг бичье.

Өргөтгөх ажлыг ажлын шингэнээр сонгосон хөдөлгөөнт эзэлхүүнийг хязгаарладаг гадаргуу дээр, өөрөөр хэлбэл нэгжийн ханан дээр гүйцэтгэдэг. Нэгжийн хананы нэг хэсэг нь хөдөлгөөнгүй, тэдгээрийн өргөтгөлийн ажил тэг байна. Хананы өөр нэг хэсэг нь тусгайлан хөдлөх боломжтой (турбин дахь ажлын ир) бөгөөд ажлын шингэн нь тэдгээрт техникийн ажил гүйцэтгэдэг.

Ажилчин нэгжид орж, нэгжээс гарах үед гэж нэрлэгддэг хэлмэгдүүлэлтийн ажил:

Өргөтгөх ажлын нэг хэсэг () нь урсгал дахь ажлын шингэний кинетик энергийг нэмэгдүүлэхэд зарцуулагддаг, тэнцүү байна.

Тиймээс:

Механик ажлын илэрхийлэлийг термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн тэгшитгэлд орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

Учир нь энтальпи нь:

Хөдөлгөөнт урсгалын термодинамикийн эхний хуулийн эцсийн хэлбэр нь:

Ажлын шингэний урсгалд нийлүүлсэн дулааныг ажлын шингэний энтальпи, үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхэд зарцуулдаг. техникийн ажилмөн урсгалын кинетик энергийн өсөлт.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль.

Термодинамикийн эхний хууль нь дулааныг ажил болгон хувиргаж, ажлыг дулаан болгон хувиргаж болно гэж заасан. Ажлыг жишээлбэл, үрэлтийн нөлөөгөөр бүрэн дулаан болгон хувиргаж болох боловч үе үе давтагдах (тасралтгүй) процессоор дулааныг бүрэн ажил болгон хувиргах боломжгүй.

Термодинамикийн эхний хууль нь өгсөн дулааныг L ажил болгон бүрэн хувиргах дулааны хөдөлгүүрийг бий болгохыг "зөвшөөрнө", өөрөөр хэлбэл:

Хоёрдахь хууль нь илүү хатуу хязгаарлалтыг тогтоож, ажил нь гаргасан дулааны хэмжээнээс () бага байх ёстой, өөрөөр хэлбэл:

Мөнхийн хөдөлгөөнт машиндулааныг хүйтэн эх үүсвэрээс халуун руу шилжүүлбэл хийж болно. Гэхдээ үүний тулд дулаан нь хүйтэн биеэс халуун руу аяндаа шилжих ёстой бөгөөд энэ нь боломжгүй юм.

Дулаан нь зөвхөн халуун биеэс хүйтэн бие рүү шилжих боломжтой. Хүйтэн биеэс халсан бие рүү дулаан шилжих нь өөрөө тохиолддоггүй. Энэ нь нэмэлт эрчим хүч шаарддаг.

Тиймээс үзэгдэл, үйл явцыг бүрэн шинжлэхийн тулд термодинамикийн нэгдүгээр хуулиас гадна нэмэлт хуультай байх шаардлагатай. Энэ хууль термодинамикийн хоёр дахь хууль. Энэ нь тодорхой үйл явц боломжтой эсвэл боломжгүй эсэх, процесс аль чиглэлд явагддаг, термодинамик тэнцвэрт байдал хэзээ бий болох, ямар нөхцөлд хамгийн их ажлыг олж авах боломжтойг тодорхойлдог. Формуудын нэг термодинамикийн хоёр дахь хууль:

Дулааны машин оршин тогтнохын тулд 2 эх үүсвэр хэрэгтэй - халуун рашаан, хүйтэн хавар(байгаль орчин).

Аливаа системийн энерги нь ерөнхийдөө системийн шинж чанараас гадна гадаад нөхцөл байдлаас хамаардаг. Гадаад нөхцөл байдал, систем байрладаг, гадаад параметр гэж нэрлэгддэг тодорхой хэмжигдэхүүнийг зааж өгч болно. Эдгээр параметрүүдийн нэг нь системийн эзэлхүүн бөгөөд тэдгээрийн гадаад параметрүүд өөрчлөгддөг биетүүдийн харилцан үйлчлэлийг механик харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг бөгөөд ийм харилцан үйлчлэлийн явцад энергийг нэг биеэс нөгөөд шилжүүлэх үйл явцыг ажил гэж нэрлэдэг. . "Ажил" гэсэн нэр томъёог мөн физик хэмжигдэхүүнийг илэрхийлэхэд ашигладаг. тэнцүү энерги, ажил гүйцэтгэх үед бие махбодоос дамжуулсан (эсвэл хүлээн авсан).

Механикийн хувьд ажил нь шилжилтийн чиглэл ба шилжилтийн хэмжээн дэх хүчний проекцын үржвэр гэж тодорхойлогддог. Хөдөлгөөнт биед хүч үйлчлэх бөгөөд түүний кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байх үед ажил хийгдэнэ. Термодинамикийн хувьд биеийн хөдөлгөөнийг бүхэлд нь авч үздэггүй. Энд системийн (эсвэл систем дээр) хийсэн ажил нь түүний хил хязгаарыг нүүлгэн шилжүүлэхтэй холбоотой, өөрөөр хэлбэл. түүний эзлэхүүний өөрчлөлттэй. Энэ нь жишээлбэл, поршений дор цилиндрт байрлах хийн тэлэлтийн (эсвэл шахалтын) үед тохиолддог. Тэнцвэрийн үйл явцад эзэлхүүний хязгааргүй бага өөрчлөлттэй хий (эсвэл хий дээр) хийсэн энгийн ажлыг дараах байдлаар тодорхойлно.

Хаана dh- поршений хязгааргүй бага шилжилт (системийн хил хязгаар), х- хийн даралт. Бид хий тэлэх үед ( ) түүний хийдэг ажил эерэг ( ), шахагдсан үед ) – сөрөг ( ).

Ижил илэрхийлэл нь эзэлхүүний хязгааргүй бага өөрчлөлттэй аливаа термодинамик систем (эсвэл систем дээр) хийсэн ажлыг тодорхойлдог. Томъёо (5.4)-аас харахад хэрэв систем өөрөө ажилладаг бол (энэ нь өргөтгөлийн үед тохиолддог) ажил эерэг, харин систем дээр ажил хийгдсэн бол (шахалтын үед) түүний гүйцэтгэсэн ажил сөрөг байна. Бидний харж байгаагаар термодинамик дахь ажлын шинж тэмдгүүд нь механик дахь ажлын шинж тэмдгүүдийн эсрэг байдаг.

-аас эзлэхүүний эцсийн өөрчлөлттэй p i S 1-ээс p i Sхүртэлх анхан шатны ажлыг нэгтгэн 2 ажлыг тодорхойлж болно p i S 1-ээс p i S 2:

(5.5)

Ажлын тоон утга нь муруйгаар хязгаарлагдсан муруйн трапецын талбайтай тэнцүү байна. ба шулуун Тэгээд (Зураг 5.1). Талбай нь тэнхлэгээр хязгаарлагдах тул p i Sба муруй х(p i S), өөр бол термодинамикийн ажил өөр байх болно. Эндээс термодинамикийн ажил нь системийн 1-р төлөвөөс 2-р төлөв рүү шилжих замаас хамаардаг бөгөөд хаалттай процесст (мөчлөг) тэгтэй тэнцүү биш байна. Бүх дулааны хөдөлгүүрийн ажиллагаа нь үүн дээр суурилдаг (үүнийг 5.7-р зүйлд дэлгэрэнгүй авч үзэх болно).

Бид энэ томъёог ашиглан янз бүрийн изопроцессын дор хий хийсэн ажлыг олж авдаг. Изохорик процесст p i S= const, ба

Цагаан будаа. 5.1

үүний төлөө ажилла А= 0. Изобар процессын хувьд х= тогтмол ажил . Изотерм процесст (5.5) томъёоны дагуу интегралдахын тулд түүний интеграл функцийг илэрхийлэх шаардлагатай. хдамжуулан p i SКлапейрон-Менделеевийн хуулийн томъёоны дагуу:

Хаана - хийн моль тоо. Үүнийг харгалзан үзвэл бид олж авдаг

(5.6)

(5.1) томъёоны дагуу дотоод энерги нь системийн энергийн түвшний өөрчлөлт (өсөлт эсвэл бууралт) болон түүний янз бүрийн төлөв байдлын магадлалыг дахин хуваарилах зэргээс шалтгаалан өөрчлөгдөж болно. системийн нэг төлөвөөс нөгөөд шилжсэнтэй холбоотой. Термодинамик ажлын гүйцэтгэл нь зөвхөн системийн энергийн түвшний нүүлгэн шилжүүлэлт (эсвэл хэв гажилт) -ын төлөв хоорондын тархалтыг өөрчлөхгүйгээр холбоотой байдаг, өөрөөр хэлбэл. магадлалыг өөрчлөхгүйгээр, харилцан үйлчлэлгүй хэсгүүдээс бүрдэх системийн хувьд (жишээлбэл, идеал хийн хувьд) бие даасан хэсгүүдийн энергийн талаар ярих боломжтой бол ажлын гүйцэтгэл. бие даасан хэсгүүдийн энергийн өөрчлөлттэй холбоотой ( ) энергийн түвшин бүрт тогтмол тооны тоосонцортой. Үүнийг хамгийн энгийн хоёр түвшний системийн жишээг ашиглан 1-р зурагт схемээр үзүүлэв. 5.2. Жишээ нь

Цагаан будаа. 5.2

Хийг поршеноор шахах үед хөдөлж буй бүлүүр нь түүнтэй мөргөлдөж буй бүх молекулуудад ижил энерги өгдөг бөгөөд энэ нь дараагийн давхаргын молекулуудад энергийг дамжуулдаг гэх мэт. Үүний үр дүнд бөөмс бүрийн энерги ижил хэмжээгээр нэмэгддэг. Системийн энергийн түвшин нь түүний гадаад параметрээс хамаарах өөр нэг энгийн жишээ болгон бид нэг хэмжээст хязгааргүй гүн потенциалын худаг дахь микро бөөмийн энергийн илэрхийлэлийг өгч болно.

Хаана м- бөөмийн масс, л- бөөмийн хөдөлгөөний бүсийн хэмжээ; n– тэгээс бусад бүхэл тоо. Гадаад параметр дотор энэ тохиолдолднүхний өргөн юм. Худагны өргөн өөрчлөгдөхөд эрчим хүчний түвшин өөрчлөгддөг Нүхний өргөн нэмэгдэх тусам эрчим хүчний түвшин буурч байна , буурах үед - дээш

Биеийн кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү механик ажлаас ялгаатай нь термодинамик ажил нь түүний дотоод энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна.

Механик ажилтай адил термодинамик ажил нь төлөв өөрчлөгдөх процессын явцад хийгддэг тул энэ нь процессын төрлөөс хамаардаг бөгөөд төлөв байдлын функц биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

6.3. Термодинамикийн чиглэлээр ажиллах

Өмнө нь 6.1-р зүйлд бид термодинамик системийн тэнцвэрт байдлын талаар ярьсан; Эдгээр мужуудад системийн параметрүүд нь бүх эзлэхүүний хувьд ижил байна. Термодинамик систем дэх ажлыг авч үзэхдээ түүний хэрэгжилт нь системийн эзлэхүүний өөрчлөлттэй холбоотой байх ёстой. Дараа нь асуулт гарч ирнэ, хэрэв тэнцвэрийн төлөвийг авч үзэх юм бол бид ямар процессуудын тухай ярьж байна вэ? Хариулт нь дараах байдалтай байна: хэрэв процесс удаан байвал бүх эзлэхүүн дэх төлөвийн параметрүүдийн утгыг ижил гэж үзэж болно. Энд "удаан" гэсэн ойлголтыг тодруулах хэрэгтэй. Юуны өмнө энэ нь "тайвшрах цаг" гэсэн ойлголттой холбоотой бөгөөд энэ нь системд тэнцвэрт байдал бий болсон цаг хугацаа юм. Одоо бид термодинамик систем нь эзлэхүүний өөрчлөлттэй холбоотой ажлыг гүйцэтгэх үед систем дэх даралтыг тэнцвэржүүлэх цагийг (тайвшрах цаг) сонирхож байна; Нэг төрлийн хийн хувьд энэ хугацаа ~ 10-16 сек байх нь ойлгомжтой, сулрах хугацаа нь бодит термодинамик систем дэх процессуудын хугацаатай (эсвэл хэмжилтийн хугацаатай харьцуулахад) бага байдаг. Мэдээжийн хэрэг, бид бодит үйл явц нь тэнцвэрт байдлын дараалал гэдэгт итгэх эрхтэй тул бид үүнийг график дээр шугам хэлбэрээр дүрслэх эрхтэй. p i S, П(Зураг 6.1.). Мэдээжийн хэрэг, координатын системийн тэнхлэгийн дагуу эзэлхүүн ба температур эсвэл даралт ба температурыг зурж болно. Зөвхөн алгебрт төдийгүй график зурахдаа эхний координатын тэнхлэгийг уншиж, бичдэг. X, тэгээд - цагт, өөрөөр хэлбэл " X, цагт", Энэ нь уншигч, уншиж," гэж найдаж байна координатын системийн тэнхлэгүүд p i S, Р", гэж үздэг - тэнхлэгийн дагуу Xхэмжээ хадгалагдаж байна p i S, мөн тэнхлэгийн дагуу цагт- хийн даралт Р.

Координатын систем дэх хамгийн энгийн процессуудыг графикаар харуулсан, тэнхлэгүүдийн дагуу төлөвийн параметрүүдийг дүрсэлсэн шугамын төрлүүдтэй танилцацгаая. p i S, П(бусад координатын тэнхлэгүүд боломжтой). Координатын системийг сонгох нь эхний болон эцсийн эзэлхүүний утгын процессын муруй ба хоёр туйлын координатаар хязгаарлагдах талбай нь шахалт эсвэл тэлэлтийн ажилтай тэнцүү байгаатай холбоотой юм. Зураг дээр. Зураг 6.2-т ижил анхны төлөвөөс зурсан изопроцессын графикуудыг үзүүлэв. Адиабат процессын муруй (адиабат) нь изотерм процессоос (изотерм) илүү эгц байна. Энэ нөхцөл байдлыг хийн төлөвийн Клапейроны тэгшитгэлийн үндсэн дээр тайлбарлаж болно.

(2)

Төлөвийн тэгшитгэлээс илэрхийлэх Р 1 ба Р 2, эзэлхүүнээс хийн тэлэлтийн үеийн даралтын зөрүү p i S 1 хүртэл хэмжээ p i S 2 бичнэ:

. (3)

Энд (2) тэгшитгэлийн адилаар
.

Адиабат тэлэлтийн үед гадны биетүүд дээр ажиллах нь зөвхөн хийн дотоод энергийн улмаас хийгддэг бөгөөд үүний үр дүнд дотоод энерги, түүнтэй хамт хийн температур буурдаг; өөрөөр хэлбэл адиабат тэлэлтийн процессын төгсгөлд (Зураг 6.2) Т 2 < Т 1 (үндэслэлийг олох); изотерм процесст Т 2 Т 1. Тиймээс (3) томъёонд даралтын зөрүү
адиабат тэлэлттэй бол энэ нь изотермийн тэлэлтээс их байх болно (хувиргах замаар шалгана уу).

Бид тэнцвэрийн процессуудтай харьцаж байгаагаа ойлгож, координатын систем дэх тэдгээрийн график дүрслэлтэй танилцаж байна ( p i S,П), термодинамик системийн гүйцэтгэсэн гадаад ажлын аналитик илэрхийллийг хайх руу шилжье.

Системийн гүйцэтгэсэн ажлыг системд нөлөөлж буй гадны хүчний үнэ цэнэ, системийн хэв гажилтын хэмжээ - түүний хэлбэр, хэмжээ өөрчлөгдөх зэргээс хамаарч тооцоолж болно. Хэрэв гадны хүчийг гадаргуугийн дагуу, жишээлбэл, системийг шахаж буй гадаад даралт хэлбэрээр хэрэглэвэл системийн эзэлхүүний өөрчлөлтөөс хамааран гаднах ажлын тооцоог хийж болно. Үүнийг харуулахын тулд поршений цилиндрт хаалттай хийн тэлэлтийн үйл явцыг авч үзье (Зураг 6.3). Цилиндрийн гадаргуу дээрх бүх талбайн гаднах даралт ижил байна гэж үзье. Хэрэв системийг өргөтгөх явцад поршений зайг хөдөлгөдөг dl, дараа нь системийн гүйцэтгэсэн үндсэн ажлыг дараах байдлаар бичнэ. дА Ф ds х С dl х dV; Энд Снь поршений талбай ба С dl dV– системийн эзлэхүүний өөрчлөлт (Зураг 6.3). Системийг өргөжүүлэх үед гадаад даралт үргэлж тогтмол байдаггүй тул ажил хийгдэнэ
хэмжээ нь өөрчлөгдөх үед систем p i S 1-ээс p i S 2-ыг үндсэн ажлын нийлбэрээр, өөрөөр хэлбэл интеграцчилалаар тооцох ёстой.
. Ажлын тэгшитгэлээс харахад эхний параметрийн ( х 1 ,p i S 1) ба эцсийн ( х 2 ,p i S 2) системийн төлөв байдал нь гүйцэтгэсэн гадаад ажлын хэмжээг тодорхойлдоггүй; Та мөн функцийг мэдэх хэрэгтэй r(p i S), системийг нэг төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх явцад даралтын өөрчлөлтийг илрүүлэх.

Дүгнэж хэлэхэд үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй дулаан солилцоосистем ба хүрээлэн буй орчны хоорондын харилцаа нь зөвхөн системийн анхны болон эцсийн төлөвийн параметрүүдээс гадна систем дамжин өнгөрөх завсрын төлөвүүдийн дарааллаас хамаарна. Энэ нь термодинамикийн анхны хуулиас үүдэлтэй. Q У 2 –У 1 А, Хаана У 1 ба У 2-ыг зөвхөн эхний болон эцсийн төлөв, гадаад ажлын параметрүүдийг тохируулах замаар тодорхойлно АҮүнээс гадна шилжилтийн үйл явц өөрөөс хамаарна. Үүний үр дүнд дулаан Q, нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих үед систем хүлээн авсан буюу өгсөн нь зөвхөн түүний анхны болон эцсийн төлөвийн температураас хамаарч илэрхийлэгдэх боломжгүй.

“Термодинамик. Термодинамикийн анхны хууль” гэж бид түүний үндсэн ойлголтуудыг жагсаав: термодинамикийн систем, термодинамик параметрүүд, тэнцвэрийн төлөв, тэнцвэрийн процесс, буцах процесс, системийн дотоод энерги, термодинамикийн нэгдүгээр хууль, термодинамикийн системийн ажил, адиабат процесс.

Механик ажил

Хэмжээ SI нэгж SGS Тэмдэглэл Хэмжээ Алдартай эрдэмтэд Мөн үзнэ үү: Портал: Физик

Механик ажил- энэ нь физик хэмжигдэхүүн юм - бие махбодид үзүүлэх хүчний (үр дүнгийн хүч) эсвэл биеийн системд үзүүлэх хүчний үйл ажиллагааны скаляр тоон хэмжигдэхүүн юм. Хүч(үүд)-ийн тоон хэмжээ, чиглэл, биеийн хөдөлгөөнөөс (биеийн систем) хамаарна.

Ашигласан тэмдэглэгээ

Ажлын байрыг ихэвчлэн захидлаар тодорхойлдог А(Герман хэлнээс. Атэр ч байтугай- ажил, хөдөлмөр) эсвэл захидал В(Англи хэлнээс wорк- ажил, хөдөлмөр).

Тодорхойлолт

Материаллаг цэгт үзүүлэх хүчний ажил

Энэ цэгт хэд хэдэн хүчээр гүйцэтгэсэн нэг материалын цэгийг хөдөлгөх нийт ажлыг эдгээр хүчний үр дүнгийн ажил (тэдгээрийн векторын нийлбэр) гэж тодорхойлно. Тиймээс, бид материаллаг цэгт хэрэглэсэн нэг хүчний тухай ярих болно.

Материаллаг цэгийн шулуун хөдөлгөөн ба түүнд үйлчлэх хүчний тогтмол утгын хувьд ажил (энэ хүч) нь хүчний векторын хөдөлгөөний чиглэл болон хийсэн шилжилтийн векторын уртын проекцын үржвэртэй тэнцүү байна. цэгээр:

A = F s s = F s c o s (F , s) = F → ⋅ s → (\displaystyle A=F_(s)s=Fs\ \mathrm (cos) (F,s)=(\vec (F))\ cdot(\vec(s)))

Энд цэг нь скаляр үржвэрийг илэрхийлдэг, s → (\displaystyle (\vec (s))) нь шилжилтийн вектор; F → (\displaystyle (\vec (F)) ажиллах хүч нь ажлыг тооцоолох хугацаанд тогтмол байна гэж үздэг.

Ерөнхий тохиолдолд хүч нь тогтмол биш, хөдөлгөөн нь шулуун биш бол уг ажлыг цэгийн траекторийн дагуу хоёр дахь төрлийн муруйн интегралаар тооцоолно.

A = ∫ F → ⋅ d s → . (\ displaystyle A = \ int (\ vec (F)) \ cdot (\ vec (ds)).)

(энэ нь муруй дагуу нийлбэрийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь дараалсан хөдөлгөөнүүдээс тогтсон тасархай шугамын хязгаар юм d s → , (\displaystyle (\vec (ds)),) хэрэв бид эхлээд тэдгээрийг төгсгөлтэй гэж үзвэл, дараа нь тус бүрийн уртыг дараах руу чиглүүлнэ. тэг).

Хэрэв координатаас хүч хамааралтай бол интегралыг дараах байдлаар тодорхойлно.

A = ∫ r → 0 r → 1 F → (r →) ⋅ d r → (\displaystyle A=\int \limits _((\vec (r))_(0))^((\vec (r)) _(1))(\vec (F))\left((\vec (r))\баруун)\cdot (\vec (dr))) ,

Энд r → 0 (\displaystyle (\vec (r))_(0)) ба r → 1 (\displaystyle (\vec (r))_(1)) нь эхний ба эцсийн байрлалын радиус векторууд юм. бие, тус тус.

• Үр дагавар.Хэрэв хэрэглэсэн хүчний чиглэл нь биеийн шилжилтэд ортогональ эсвэл шилжилт нь тэг байвал ажил (энэ хүчний) тэг болно.

Материаллаг цэгүүдийн системд хэрэглэсэн хүчний ажил

Материаллаг цэгүүдийн системийг хөдөлгөх хүчний ажлыг цэг бүрийг шилжүүлэх эдгээр хүчний ажлын нийлбэрээр тодорхойлогддог (системийн цэг тус бүр дээр хийсэн ажлыг эдгээр хүчний системд хийсэн ажлыг нэгтгэн харуулав).

Бие нь салангид цэгүүдийн систем биш ч гэсэн (сэтгэцийн хувьд) олон тооны хязгааргүй жижиг элементүүдэд (хэсэг) хуваагдаж, тус бүрийг материаллаг цэг гэж үзэж, дээрх тодорхойлолтын дагуу ажлыг тооцоолж болно. Энэ тохиолдолд дискрет нийлбэрийг интегралаар солино.

• Эдгээр тодорхойлолтыг тодорхой хүч эсвэл хүчний ангиллын гүйцэтгэсэн ажлыг тооцоолох, мөн системд үйлчилж буй бүх хүчний гүйцэтгэсэн нийт ажлыг тооцоолоход ашиглаж болно.

Кинетик энерги

Кинетик энергийг ажлын тухай ойлголттой шууд холбож механикт нэвтрүүлсэн.

Дүгнэлт хийх схем нь дараах байдалтай байна: 1) материаллаг цэг дээр ажиллаж буй бүх хүчний хийсэн ажлыг бичиж, Ньютоны хоёр дахь хуулийг (энэ нь бидэнд хүчийг хурдатгалаар илэрхийлэх боломжийг олгодог) ашиглан хариултыг зөвхөн дараах байдлаар илэрхийлэхийг хичээцгээе. кинематик хэмжигдэхүүнүүд, 2) энэ нь амжилттай болсон бөгөөд энэ хариулт нь зөвхөн хөдөлгөөний анхны болон эцсийн төлөвөөс хамаарна гэдгийг баталгаажуулж, шинэ зүйлийг танилцуулъя. физик хэмжигдэхүүн, үүгээр дамжуулан энэ ажлыг зүгээр л илэрхийлэх болно (энэ нь кинетик энерги байх болно).

Хэрэв A t o t a l (\displaystyle A_(нийт)) нь бөөмс дээр гүйцэтгэсэн ажлын нийлбэр бөгөөд бөөмд үйлчлэх хүчний хийсэн ажлын нийлбэрээр тодорхойлогдвол дараах байдлаар илэрхийлэгдэнэ.

A t o t a l = Δ (m v 2 2) = Δ E k , (\displaystyle A_(нийт)=\Delta \left((\frac (mv^(2))(2))\баруун)=\Дельта E_(k) ))

Энд E k (\displaystyle E_(k)) нь кинетик энерги гэж нэрлэгддэг. Материаллаг цэгийн хувьд кинетик энергийг энэ цэгийн массын үржвэрийн тал хувь нь хурдны квадратаар тодорхойлогддог бөгөөд дараах байдлаар илэрхийлэгдэнэ.

E k = 1 2 м v 2 . (\ displaystyle E_ (k) = (\ frac (1) (2)) mv ^ (2).)

Олон тоосонцороос бүрдэх нарийн төвөгтэй объектуудын хувьд биеийн кинетик энерги нь бөөмсийн кинетик энергийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

Боломжит энерги

Хэрэв координатын скаляр функц байгаа бол потенциал энерги гэж нэрлэгддэг ба E p (\displaystyle E_(p)) гэж тэмдэглэсэн хүчийг потенциал гэнэ.

F → = − ∇ E p . (\ displaystyle (\ vec (F)) = - \ nabla E_ (p).)

Хэрэв бөөм дээр үйлчилж буй бүх хүч нь консерватив бөгөөд E p (\displaystyle E_(p)) нь хүч тус бүрт тохирох потенциал энергийн нийлбэрээр олж авсан нийт потенциал энерги бол:

F → ⋅ Δ s → = − ∇ → E p ⋅ Δ s → = − Δ E p ⇒ − Δ E p = Δ E k ⇒ Δ (E k + E p) = 0 (\displaystyle (\vec (F)) )\cdot \Delta (\vec (s))=-(\vec (\nabla ))E_(p)\cdot \Delta (\vec (s))=-\Delta E_(p)\Rightarrow -\Delta E_(p)=\Дельта E_(k)\Баруун сум \Дельта (E_(k)+E_(p))=0) .

Энэ үр дүнг механик энерги хадгалагдах хууль гэж нэрлэдэг бөгөөд нийт механик энергийг илэрхийлдэг хаалттай системконсерватив хүчнүүд ажилладаг,

∑ E = E k + E p (\displaystyle \sum E=E_(k)+E_(p))

цаг хугацааны хувьд тогтмол байдаг. Энэ хуулийг сонгодог механикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд өргөн ашигладаг.

Термодинамикийн чиглэлээр ажиллах

Үндсэн нийтлэл: p i

Термодинамикийн хувьд хийн тэлэлтийн үед хийсэн ажлыг эзэлхүүн дээрх даралтын интеграл гэж тооцдог.

A 1 → 2 = ∫ V 1 V 2 P d V. (\displaystyle A_(1\баруун сум 2)=\int \limits _(V_(1))^(V_(2))PdV.)

Хий дээр хийсэн ажил нь үнэмлэхүй утгаараа энэ илэрхийлэлтэй давхцаж байгаа боловч тэмдгээр нь эсрэг байна.

• Энэхүү томьёоны байгалийн ерөнхий ойлголт нь даралт нь эзэлхүүний нэг утгатай функц болох процессуудад төдийгүй аливаа процесст (хавтгайн аль ч муруйгаар илэрхийлэгддэг) хамаарна. PV), тухайлбал, мөчлөгт үйл явц.
• Зарчмын хувьд энэ томъёо нь зөвхөн хийд төдийгүй даралт үүсгэх чадвартай бүх зүйлд хамаарна (зөвхөн савны даралт хаа сайгүй ижил байх шаардлагатай бөгөөд энэ нь томьёонд далд байдаг).

Энэ томъёо нь механик ажилтай шууд холбоотой. Үнэн хэрэгтээ, хийн даралтын хүч нь даралтын үржвэртэй тэнцүү байх үндсэн талбай бүрт перпендикуляр чиглэнэ гэдгийг харгалзан савыг өргөтгөх явцад механик ажлыг бичихийг хичээцгээе. Пталбай бүрт dSплатформууд, дараа нь нүүлгэн шилжүүлэх хийгээр хийсэн ажил hнэг ийм энгийн сайт байх болно

D A = P d S h. (\displaystyle dA=PdSh.)

Энэ нь өгөгдсөн энгийн талбайн ойролцоох даралт ба эзэлхүүний өсөлтийн бүтээгдэхүүн гэдгийг харж болно. Тэгээд бүгдийг нэгтгэн дүгнэж байна dSдогол мөрийн үндсэн томъёоны дагуу эзлэхүүн бүрэн нэмэгдэх эцсийн үр дүнг бид олж авна.

Онолын механик дахь хүчний ажил

Эрчим хүчийг Риманы интеграл гэж тодорхойлохдоо дээр дурдсанаас арай илүү нарийвчлан авч үзье.

M (\displaystyle M) материаллаг цэгийг тасралтгүй дифференциалагдах муруй дагуу хөдөлгөе G = ( r = r (s) ) (\displaystyle G=\(r=r(s)\)) , энд s нь хувьсах нумын урт юм. , 0 ≤ s ≤ S (\displaystyle 0\leq s\leq S) бөгөөд энэ нь хөдөлгөөний чиглэлд траектор руу шүргэгчээр чиглэсэн F (s) (\displaystyle F(s)) хүчээр үйлчилдэг (хэрэв хүч тангенциалаар чиглээгүй бол бид муруйн эерэг тангенс дээрх хүчний проекцийг F (s) (\displaystyle F(s))-аар ойлгох бөгөөд ингэснээр энэ тохиолдлыг доор авч үзсэн зүйл болгон бууруулна). F утга (ξ i) △ s i , △ s i = s i − s i − 1 , i = 1 , 2 , . . . , i τ (\displaystyle F(\xi _(i))\гурвалжин s_(i),\гурвалжин s_(i)=s_(i)-s_(i-1),i=1,2,... ,i_(\tau )) гэж нэрлэдэг үндсэн ажил G i (\displaystyle G_(i)) хэсэгт F (\displaystyle F) хүчийг өгөх ба материаллаг цэгийг давах үед F (\displaystyle F) хүчний үйлчлэлээр үүсгэсэн ажлын ойролцоо утгыг авна. муруй G i (\displaystyle G_(i)) . Бүх анхан шатны ажлын нийлбэр ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ s i (\displaystyle \sum _(i=1)^(i_(\tau ))F(\xi _(i))\гурвалжин s_ (i )) нь F (s) (\displaystyle F(s)) функцийн Риманы интеграл нийлбэр юм.

Риманы интегралын тодорхойлолтын дагуу бид дараахь ажлыг тодорхойлж болно.

Нийлбэрийн хандлагатай хязгаар ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ s i (\displaystyle \sum _(i=1)^(i_(\tau ))F(\xi _(i))\гурвалжин s_ (i)) бүх анхан шатны ажил, хэзээ нарийн | τ | \tau хуваалтын τ (\displaystyle \tau ) тэг рүү чиглэхийг G (\displaystyle G) муруйн дагуух F (\displaystyle F) хүчний ажил гэнэ.

Тиймээс, хэрэв бид энэ ажлыг W (\displaystyle W) үсгээр тэмдэглэвэл, энэ тодорхойлолтын дагуу:

W = lim | τ | → 0 ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ s i (\displaystyle W=\lim _\sum _(i=1)^(i_(\tau ))F(\xi _(i))\гурвалжин s_(i)) ,

иймээс,

W = ∫ 0 s F (s) d s (\displaystyle W=\int \limits _(0)^(s)F(s)ds) (1).

Хөдөлгөөнийх нь зам дээрх цэгийн байрлалыг өөр t (\displaystyle t) (жишээ нь, цаг) параметрээр дүрсэлсэн бол туулсан зай s = s (t) (\displaystyle s=s(t)) ) , a ≤ t ≤ b (\displaystyle a\leq t\leq b) нь тасралтгүй дифференциалагдах функц бол (1) томъёоноос бид олж авна.

W = ∫ a b F [ s (t) ] s ′ (t) d t . (\displaystyle W=\int \limits _(a)^(b)Fs"(t)dt.)

Хэмжээ ба нэгж

Олон улсын нэгжийн системд (SI) ажлын нэгж нь жоуль, GHS-д erg юм.

1 J = 1 кг м²/с² = 1 Нм 1 эрг = 1 г см²/с² = 1 дин см 1 эрг = 10−7 Ж

Надад өгөөч тодорхойлолт-Термодинамик ба адиабат процессийн ажил.

Светлана

Термодинамикийн хувьд биеийн хөдөлгөөнийг бүхэлд нь авч үздэггүй бөгөөд бид макроскопийн биеийн хэсгүүдийн бие биентэйгээ харьцуулахад хөдөлгөөний тухай ярьж байна. Ажил дууссаны дараа биеийн эзэлхүүн өөрчлөгдөх боловч хурд нь тэг хэвээр байна. Гэхдээ биеийн молекулуудын хурд өөрчлөгддөг! Тиймээс биеийн температур өөрчлөгддөг. Үүний шалтгаан нь хөдөлж буй поршений (хийн шахалт) мөргөлдөх үед молекулуудын кинетик энерги өөрчлөгддөг - поршений механик энергийн зарим хэсгийг өгдөг. Ухрах поршений (өргөжилт) мөргөлдөх үед молекулуудын хурд буурч, хий хөрнө. Термодинамикийн ажил хийгдэх үед макроскопийн биетүүдийн төлөв байдал өөрчлөгддөг: эзэлхүүн ба температур.
Адиабат процесс нь макроскопийн систем дэх термодинамик процесс бөгөөд систем нь дулааны энергийг хүлээн авдаггүй, гаргадаггүй. Аливаа термодинамик диаграммд адиабат процессыг дүрсэлсэн шугамыг адиабат гэж нэрлэдэг.

Олег Гольцов

ажил A=p(v1-v2)
Хаана
p - поршений үүсгэсэн даралт = f/s
Энд f нь поршенд үйлчлэх хүч
s - поршений талбай
тэмдэглэл p=const
v1 ба v2 - эхний болон эцсийн боть.

Термодинамикийн үндсэн томьёо ба молекулын физик, энэ нь танд ашигтай байх болно.
Физикийн дадлага хийх бас нэг сайхан өдөр. Өнөөдөр бид термодинамик ба молекулын физикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд хамгийн их хэрэглэгддэг томъёог нэгтгэх болно.

За, явцгаая. Термодинамикийн хууль, томъёог товч танилцуулахыг хичээцгээе.

Хамгийн тохиромжтой хий

Хамгийн тохиромжтой хий материаллаг цэг шиг идеализаци юм. Ийм хийн молекулууд нь материаллаг цэгүүд бөгөөд молекулуудын мөргөлдөөн нь туйлын уян хатан байдаг. Бид алсын зайд молекулуудын харилцан үйлчлэлийг үл тоомсорлодог. Термодинамикийн асуудлуудад бодит хийг ихэвчлэн хамгийн тохиромжтой гэж үздэг. Ийм байдлаар амьдрах нь хамаагүй хялбар бөгөөд тэгшитгэлд олон шинэ нэр томъёотой харьцах шаардлагагүй болно.

Тэгэхээр идеал хийн молекулуудад юу тохиолдох вэ? Тийм ээ, тэд хөдөлж байна! Мөн ямар хурдтай вэ гэж асуух нь үндэслэлтэй юм. Мэдээжийн хэрэг, молекулуудын хурдаас гадна бид бас сонирхож байна ерөнхий нөхцөлманай хий. Энэ нь савны хананд ямар даралт P, ямар V эзэлхүүн эзэлдэг, ямар температур T байна.

Энэ бүхнийг олж мэдэхийн тулд хийн төлөв байдлын хамгийн тохиромжтой тэгшитгэл байдаг Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэл

Энд м - хийн масс, М - түүний молекул жин(бид үүнийг үечилсэн хүснэгтээс олдог), Р – бүх нийтийн хийн тогтмол 8.3144598(48) Ж/(моль*кг).

Бүх нийтийн хийн тогтмолыг бусад тогтмолуудаар илэрхийлж болно ( Больцманы тогтмол ба Авогадрогийн тоо )

Массцагт , эргээд бүтээгдэхүүн гэж тооцож болно нягтрал Тэгээд эзлэхүүн .

Молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл (MKT)

Өмнө дурьдсанчлан, хийн молекулууд хөдөлж, температур өндөр байх тусам хурдан болно. Хийн даралт ба түүний бөөмсийн дундаж кинетик энерги E хооронд хамаарал байдаг. Энэ холболтыг нэрлэдэг молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл мөн дараах хэлбэртэй байна:

Энд n - молекулуудын концентраци (тэдгээрийн тоо ба эзэлхүүний харьцаа); Э - дундаж кинетик энерги. Тэдгээрийг, мөн молекулуудын дундаж квадрат хурдыг дараах томъёогоор олж болно.

Эхний тэгшитгэлд энергийг орлуулснаар бид үндсэн тэгшитгэлийн өөр хэлбэрийг авна MKT

Термодинамикийн анхны хууль. Изопроцессын томъёо

Термодинамикийн 1-р хуульд: хийд шилжүүлсэн дулааны хэмжээ нь хийн дотоод энергийг өөрчлөх, хийн А ажлыг гүйцэтгэхэд зарцуулагддаг гэдгийг сануулъя дараах:

Чиний мэдэж байгаагаар хийнд ямар нэгэн зүйл тохиолдож, бид үүнийг шахаж, халааж чадна. Энэ тохиолдолд бид нэг тогтмол параметрт тохиолддог процессуудыг сонирхож байна. Термодинамикийн эхний хууль тус бүрд ямар байдгийг харцгаая.

Дашрамд хэлэхэд! Манай бүх уншигчдад хямдрал зарлалаа 10% дээр.

Изотермаль үйл явц тогтмол температурт тохиолддог. Энд Бойл-Мариотын хууль үйлчилнэ: изотерм процесст хийн даралт нь түүний эзэлхүүнтэй урвуу хамааралтай байдаг. Изотерм процесст:

тогтмол эзлэхүүнээр үргэлжилдэг. Энэ процесс нь Чарльзын хуулиар тодорхойлогддог: Тогтмол эзэлхүүнтэй үед даралт нь температуртай шууд пропорциональ байна. Изохорик процесст хийд нийлүүлсэн бүх дулаан нь түүний дотоод энергийг өөрчлөхөд ордог.

тогтмол даралтаар ажилладаг. Гей-Луссакийн хуульд хийн тогтмол даралттай үед түүний эзэлхүүн нь температуртай шууд пропорциональ байна гэж заасан байдаг. Изобарын процесст дулаан нь дотоод энергийг өөрчлөх, хийн ажлыг гүйцэтгэхэд хоёуланд нь ордог.

. Адиабат процесс нь хүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцоогүйгээр явагддаг процесс юм. Энэ нь адиабат процессын термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн томъёо дараах байдалтай байна гэсэн үг юм.

Монатом ба хоёр атомт идеал хийн дотоод энерги

Дулааны багтаамж

Тодорхой дулаан нэг килограмм бодисыг Цельсийн нэг градусаар халаахад шаардагдах дулааны хэмжээтэй тэнцүү.

Тусгай дулаан багтаамжаас гадна байдаг молийн дулаан багтаамж (нэг моль бодисыг нэг градусаар халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ) тогтмол эзэлхүүнтэй, ба молийн дулаан багтаамж тогтмол даралтанд. Доорх томъёонд i нь хийн молекулуудын чөлөөт байдлын зэрэг юм. Нэг атомт хийн хувьд i=3, хоёр атомт хийн хувьд – 5.

Дулааны машинууд. Термодинамик дахь үр ашгийн томъёо

Дулааны хөдөлгүүр , хамгийн энгийн тохиолдолд халаагч, хөргөгч, ажлын шингэнээс бүрдэнэ. Халаагч нь ажлын шингэнд дулааныг өгдөг, энэ нь ажилладаг, дараа нь хөргөгчинд хөргөж, бүх зүйл давтагдана. О v. Дулааны хөдөлгүүрийн ердийн жишээ бол дотоод шаталтат хөдөлгүүр юм.

Үр ашиг дулааны хөдөлгүүрийг томъёогоор тооцоолно

Тиймээс бид асуудлыг шийдвэрлэхэд хэрэг болох термодинамикийн үндсэн томъёог цуглуулсан. Мэдээжийн хэрэг, эдгээр нь термодинамикийн сэдвийн бүх томъёо биш, гэхдээ тэдгээрийг мэдэх нь танд үнэхээр сайн үйлчилж чадна. Хэрэв танд асуулт байвал санаарай оюутны үйлчилгээ, мэргэжилтнүүд нь ямар ч үед аврах ажилд бэлэн байдаг.