Адиабатическим называют такой процесс, который происходит без теплообмена системы с окружающей средой. Для осуществления адиабатического процесса следует окружить систему такой оболочкой, которая не пропускает теплоты, но мешает тому, чтобы система выполняла работу или работа выполнялась над системой.
Такую оболочку называют адиабатическим. Примером оболочки, близкой к адиабатической, может быть оболочка из плохого проводника тепла. При адиабатическом процессе система обменивается энергией со средой только в результате работы, при этом она не получает и не отдает теплоты, т.е. AQ = 0. Первый принцип термодинамики для этого случая и бесконечно малых величин имеет вид
dU + bA = 0, (7.10)
где dU - полный дифференциал; 5А - неполный дифференциал. Пусть моль идеального газа находится под поршнем. Закрепив поршень, повысим температуру газа на dT. Поскольку объем газа остается постоянным, то количество теплоты, которая нужна для такого нагрева, равно CvdT. А поскольку при этом не выполняется работа, то оно теплоты равно увеличению внутренней энергии газа dU = CydT.
Если исходное состояние (7 \ V) будет таким же, что и в предыдущем опыте, но поршень не закреплен, а может свободно перемещаться при неизменном внешнем давлении р, то газ выполнять работу 5А = pdV. Поскольку внутренняя энергия газа зависит только от температуры, то она меняется так же, как и в предыдущем случае.
Следовательно, при адиабатическом процессе система выполняет работу за счет внутренней энергии, которая связана с температурой. Изменение внутренней энергии при адиабатическом процессе приводит к изменению температуры системы. При адиабатическом расширении газа, когда увеличивается объем (AF> 0), из формулы (7.11) видно, что температура снижается (AT <0), то есть газ охлаждается. Если AV <0, то AT> 0, т.е. газ нагревается. Кстати, свойство газов охлаждаться при расширении их в адиабатических условиях положен в основу принципа действия холодильников. Следовательно, при адиабатическом процессе температура системы может варьироваться, хотя системе теплота не передается. Отсюда следует, что теплоемкость системы при адиабатическом процессе равна нулю. Однако ноль - это постоянное число, а процесс, при котором теплоемкость остается постоянной, называют политпропним. Поэтому адиабатический процесс является частным случаем политропный процесса, а именно таким политропный процессом, при котором теплоемкость равна нулю.
Загрузка...