Вопрос 8

• Внутренняя энергия и теплота. Любое движущееся тело обладает механической энергией (это его кинетическая и потенциальная энергия). Наряду с механической энергией направленного движения и взаимодействия тело обладает внутренней энергией (энергией хаотического движения и взаимодействия частиц тела). В реальной физической системе их части, составляющие их частицы всегда взаимодействуют, и это взаимодействие происходит не только при их столкновениях, но и осуществляется на расстоянии  при посредстве физических полей.

Величина внутренней энергии тела включает кинетическую энергию хаотического движения молекул и потенциальную энергию их взаимодействия: Для одного моля идеального газа Для газа массой т.е. внутренняя энергия газа определяется его природой и температурой.

• Известно, что энергия поступательного движения одноатомной молекулы идеального газа равна Эта молекула имеет три степени свободы СС (i_п = 3); следоват-но, на одну СС приходится энергия Доказывается, что для сложных молекул на одну СС поступательного и вращат. движения приходится столько же энергии, т.е., на каждую же колебательную СС в среднем приходится энергия, равная (в этом  одно из основных положений МКТ  положение о равнораспределённости энергии движения физич. системы по СС). Энергия колебательных СС вдвое больше, пос-ку колебательная система обладает равными по величине средними значениями как кинетич., так и потенциальной энергии.

Вопрос 9

Внутренняя энергия механической системы (или нек-рого тела) м-т меняться за счет 2-х различных процессов: совершения над системой (телом) работы А’ и передачи ему нек-рого количества теплoты Q.

Т.о., приращение внутренней энергии системы д-но быть суммой совершённой над телом работы A’ и колич-вом переданного телу тепла Обычно вместо работы совершаемой телом над системой, рассматривают работу A, выполняемую системой же над внешними телами, т.е. тогда

• Этим соотношением выражается закон сохранения энергии, в нём заключается содержание 1-го начала термодинамики, к-рое формулируется т.о.: количество теплоты, сообщаемое механической системе, идёт на приращение внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

• При вычислении совершённой механич. системой работы или теплоты, полученной системой, обычно приходится разбивать процесс на ряд элементарных этапов, каждый из к-рых соответствует весьма малому изменению параметров ТС: конечные приращения количества теплоты и работы.

• Поск-ку для любой механической системы  выражение для 1-ого начала термодинамики для элементарных величин тепла и энергии записывают в такой форме:

Вопрос 10

• Тепловой двигатель. Все тепловые двигатели, независимо от их конструктивных особенностей, решают одну задачу – превращение внутренней энергии в механическую. Энергия путём теплообмена передаётся нек-рому газу, к-рый расширяясь, производит работу против внешних сил, приводя в действие определённый механизм. Оч-но, в тепловом двигателе газ не м-т беспредельно расширяться, т.е. тепловой двигатель д-н работать циклично – в ходе цикла за процессом расширения газа следует его сжатие до первоначального состояния. Любой тепловой двигатель состоит из 3-х основных частей: рабочего тела, нагревателя и холодильника. Рабочим телом служит нек-рый газ, за счёт расширения к-рого происходит работа. Рабочее тело получает нек-рое колич-во теплоты Q от нагревателя; на этапе сжатия газ передаёт тепло холодильнику – телу, температура T₂ к-рого остаётся неизменной и всегда меньше температуры нагревателя. За счёт этого давление газа при сжатии ниже, чем при расширении. Это является необходимым условием работы двигателя.

На принципе запрета возможности сформулированного Дж.Томсоном и М.Планком, основывается 2-ое начало ТД: невозможен процесс, единственным результатом к-рого было бы охлаждение нагревателя и превращения полученного количества теплоты полностью в работу. Иначе говоря, 2-ое начало ТД устанавливает запрет на существование вечных двигателей 2-го рода, т.е. таких, у к-рых КПД