Караваев В. А. - Молекулярная физика - Первое начало термодинамики. Теплоёмкость

Термодинамический метод описания систем

0:10

Обсуждение термодинамического метода описания систем, состоящих из большого числа частиц, включая кинетическую энергию молекул, потенциальную энергию взаимодействия молекул и атомов внутри молекул.
Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не включает кинетическую энергию, связанную с движением газа в целом.

Работа и количество теплоты

5:19

Работа совершается при изменении объема тела или объема системы, а количество теплоты - при непосредственном контакте тел или путем излучения.
Работа и количество теплоты зависят от пути перехода из одного состояния в другое, поэтому используются символы дельта а и дельта ку.

Основные процессы в идеальном газе

11:58

Изотермический процесс: внутренняя энергия остается неизменной, все подводимое тепло идет на работу.
Изо-харический процесс: все подводимое тепло идет на увеличение внутренней энергии.
Изобаический процесс: подводимое тепло идет на увеличение внутренней энергии и работу.
Теплоемкость при постоянном объеме меньше, чем при постоянном давлении.

Адиабатический процесс

21:36

Уравнение адиабатического процесса, где температура уменьшается, а давление падает.
В координатах давления и объема, уравнение адиабаты имеет вид: T в степени гамма минус 1 = константа.

Теплоемкость идеального газа

31:48

Теплоемкость идеального газа зависит от условий подвода тепла.
Удельная теплоемкость идеального газа равна отношению бесконечно малого количества теплоты к изменению температуры.
Для одноатомных газов, таких как гелий, неон и аргон, теплоемкость равна трем.
Для двухатомных газов, таких как водород и азот, теплоемкость равна пяти.
Для многоатомных газов, таких как хлор-2, теплоемкость может быть разной, в зависимости от возбужденных колебаний молекул.
При понижении температуры теплоемкость уменьшается, особенно для водорода.

Политропические процессы

41:19

В ходе политропических процессов теплоемкость остается постоянной, что позволяет использовать их для определения теплоемкости.
В общем случае, теплоемкость меняется от точки к точке, но для политропических процессов она остается постоянной.

Уравнение политропы

44:23

Уравнение политропы выводится из первого начала термодинамики, и его можно использовать для определения теплоемкости в политропических процессах.
В координатах температуры и объема, уравнение политропы имеет вид: T в степени n = const, где n - показатель политропы.

Важнейшие процессы с идеальным газом

50:10

Четыре важнейших процесса с идеальным газом: изобарический, изохорический, изотермический и адиабатический.
Для каждого процесса определяется показатель политропы и теплоемкость.

Реальные газы

57:25

Реальные газы имеют более сложную структуру, так как внутренняя энергия зависит от объема и температуры.
Для определения теплоемкости реальных газов необходимо учитывать силы межмолекулярного взаимодействия и уравнение состояния газа.
Модель газа ван-дер-ваальса является общепринятой для реальных газов.

Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса

1:02:58

Обсуждается уравнение для одного моля газа Ван-дер-Ваальса, внутренняя энергия которого складывается из кинетической и потенциальной энергии.
Определяется внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса при постоянной температуре и давлении.

Теплоемкость газа Ван-дер-Ваальса

1:12:23

Указывается, что теплоемкость газа Ван-дер-Ваальса не является константой и зависит от значений температуры и давления.
Обсуждается, что для конденсированных сред, таких как твердые тела, теплоемкость может быть больше или меньше, чем для идеального газа.

Демонстрация теплоемкости материалов

1:21:45

В установке демонстрируется теплоемкость четырех образцов, сделанных из железа, свинца, латуни и алюминия.
Наблюдается, что удельная теплоемкость материалов сильно отличается, но все они находятся при температуре, где справедлив закон Дюлонга и Пти.

Караваев В. А. - Молекулярная физика - Первое начало термодинамики. Теплоёмкость

Ключевые темы и таймкоды

Термодинамический метод описания систем

Работа и количество теплоты

Основные процессы в идеальном газе

Адиабатический процесс

Теплоемкость идеального газа

Политропические процессы

Уравнение политропы

Важнейшие процессы с идеальным газом

Реальные газы

Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса

Теплоемкость газа Ван-дер-Ваальса

Демонстрация теплоемкости материалов