Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
69
При
изохорических
 
процессах
уравнение
(5.18) 
имеет
вид
Q = 

U ,
(5.19) 
при
изотермических
, 
согласно
(5.16), 
имеем
Q = A .
(5.20) 
Наконец
, 
возможен
так
называемый
адиабатный
процесс
(
когда
Q=0), 
то
есть
процесс
, 
протекающий
без
теплообмена
с
окружающей
средой
(
в
реальной
ситуации
– 
очень
быстрые
процессы
: 
выстрел
пробки
из
бутылки
с
шампанским
, 
распространение
звука
в
среде
и
т
.
д
.). 
5.2.2.
Теплоемкость
. 
Изменение
 
агрегатных
 
состояний
 
вещества
Физическая
величина
С
, 
равная
количеству
тепла
, 
которое
не
-
обходимо
сообщить
телу
, 
чтобы
повысить
его
температуру
на
один
градус
, 
называется
теплоемкостью
 
тела
. 
В
системе
единиц
СИ
теп
-
лоемкость
выражается
в
Дж
/
К
. 
Удельной
 
теплоемкостью
 
c 
называют
теплоемкость
тела
, 
масса
которого
равна
единице
. 
Она
измеряется
в
Дж
/
кг

К
. 
Очевидно
, 
что
С
=
с
m ,
(5.21) 
а
выражение
Q = cm (t
2
–t
1
) 
(5.22) 
соответствует
количеству
тепла
, 
которое
необходимо
сообщить
телу
массы
m 
для
нагревания
его
от
температуры
t
1
до
температуры
t
2
(
при
остывании
этого
тела
от
температуры
t
2
до
t
1
такое
количество
тепла
выделяется
). 
Нагревание
газа
может
происходить
в
разных
условиях
, 
на
-
пример
при
постоянном
объеме
или
при
постоянном
давлении
. 
При
этом
теплоемкости
отличаются
: 
с
р

с
v
, 
так
как
газ
, 
который
нагревает
-
ся
при
постоянном
давлении
, 
расширяется
, 
и
часть
сообщаемого
ему
количества
тепла
расходуется
на
работу
расширения
. 
Вещество
может
гореть
. 
Удельной
 
теплотой
 
сгорания
топ
-
лива
называют
количество
тепла
q, 
которое
выделяется
при
полном
сгорании
единицы
массы
топлива
(
измеряется
в
Дж
/
кг
). 
Горение
– 
это

Конспект
лекций
70 
яркий
пример
необратимого
процесса
, 
рассеянное
тепло
, 
полученное
при
горении
вещества
невозможно
собрать
обратно
. 
Вещество
может
переходить
из
одного
агрегатного
состояния
в
другое
(
переход
из
одной
фазы
в
другую
). 
Примером
фазовых
пере
-
ходов
является
плавление
твердого
тела
и
отвердевание
жидкости
или
испарение
и
конденсация
пара
. 
Переход
вещества
из
одной
фазы
в
другую
при
заданном
давлении
обычно
происходит
при
строго
опре
-
деленной
температуре
. 
Плавление
– 
это
переход
вещества
из
твердого
состояния
в
жидкое
. 
Температуру
, 
при
которой
плавится
кристаллическое
тело
при
постоянном
давлении
называют
температурой
 
плавления
. 
Аморфные
тела
(
стекло
, 
парафин
и
т
.
д
.) 
размягчаются
постепенно
и
не
имеют
определенной
температуры
плавления
. 
Количество
тепла
, 
необходимое
для
плавления
единицы
мас
-
сы
твердого
кристаллического
вещества
при
температуре
плавления
и
постоянном
давлении
называют
удельной
 
теплотой
 
плавления
 

(
изменяется
в
Дж
/
кг
). 
При
обратном
процессе
(
отвердевании
жидко
-
сти
) 
выделяется
эквивалентное
количество
тепла
. 
Парообразование
может
происходить
путем
испарения
и
ки
-
пения
. 
Испарение
наблюдается
с
поверхности
жидкости
при
любой
температуре
и
тем
интенсивнее
, 
чем
выше
температура
жидкости
, 
меньше
внешнее
давление
и
силы
сцепления
молекул
, 
быстрее
удале
-
ние
образовавшихся
над
жидкостью
паров
. 
При
кипении
парообразо
-
вание
происходит
одновременно
внутри
и
с
поверхности
жидкости
. 
Кипение
при
постоянном
давлении
имеет
место
при
определенной
температуре
, 
называемой
точкой
 
кипения
(
очевидно
, 
что
при
уменьшении
внешнего
давления
температура
кипения
понижается
). 
Количество
тепла
r, 
необходимое
для
превращения
единицы
массы
жидкости
в
пар
при
температуре
кипения
, 
называется
удель
-
ной
 
теплотой
 
парообразования
(
измеряется
в
Дж
/
кг
). 
При
конден
-
сации
пара
выделяется
такое
же
количество
тепла
, 
которое
было
за
-
трачено
на
испарение
жидкости
. 
5.2.3.
Тепловая
 
машина

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
71
Тепловой
 
машиной
 
называют
периодически
действующее
устройство
, 
которое
совершает
работу
за
счет
получаемого
извне
ко
-
личества
теплоты
. 
Любая
тепловая
машина
состоит
из
нагревателя
, 
рабочего
тела
и
холодильника
(
например
, 
окружающая
машину
сре
-
да
), 
при
этом
в
ней
происходит
многократное
повторение
одного
и
того
же
рабочего
цикла
. 
Коэффициент
полезного
действия
(
КПД
) 
тепловой
машины
находится
по
формуле

= 
A
Q
Q
Q
Q
1
1
2
1


, 
(5.23) 
где
Q
1
– 
количество
теплоты
, 
передаваемое
нагревателем
рабочему
телу
, Q
2
– 
количество
теплоты
, 
передаваемое
рабочим
телом
холо
-
дильнику
, 
А
– 
работа
, 
совершаемая
тепловой
машиной
за
один
цикл
. 
Максимальный
КПД
(

max
) 
характерен
для
идеализированного
обратимого
цикла
 
Карно
(
две
изотермы
и
две
адиабаты
): 

max
= 
Т
Т
Т
1
2
1

, 
(5.24) 
где
Т
1
– 
термодинамическая
температура
нагревателя
и
Т
2
– 
термоди
-
намическая
температура
холодильника
. 
КПД
реальной
тепловой
ма
-
шины
обычно
не
превышает
50%. 
5.2.4. 
Температурные
 
коэффициенты
 
линейного
 
и
 
объемного
расширения
Большинство
тел
при
нагревании
увеличивает
свой
объем
. 
Для
твердых
тел
, 
сохраняющих
свою
форму
при
изменении
темпера
-
туры
, 
вводят
коэффициенты
линейного
и
объемного
расширения
. 
Коэффициентом__линейного__расширения'>Коэффициентом
 
линейного
 
расширения
называют
параметр

, 
показывающий
на
какую
долю
первоначальной
длины
удлиняется
тело
, 
имеющее
температуру
0
0
С
, 
при
нагревании
его
на
один
градус
: 

= 
l
l
l t
t
o
o

,
(5.25) 
где
l
o
и
l
t
– 
соответственно
длина
тела
при
температуре
0
0
С
и
t
0
С
. 
От
-
сюда
выражаем

Конспект
лекций
72 
l
t
= l
o
(1+

t) 
. 
(5.26) 
Коэффициентом
 
объемного
 
расширения
 
называют
параметр

, 
показывающий
на
какую
долю
первоначального
объема
увеличива
-
ется
объем
тела
, 
имеющего
температуру
0
0
С
, 
при
нагревании
его
на
один
градус
: 

= 
V
V
V t
t
o
o

,
(5.27) 
где
V
o
и
V
t
– 
соответственно
объем
тела
при
температуре
0
0
С
и
t
0
С
. 
Из
(5.27) 
находим
V
t
= V
o
(1+

t) .
(5.28) 

жүктеу/скачать 1,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: