2

o

o

-/

• Całkowita energia poruszającego się układu (np. butła z gazem w polu grawitacyjnym) I E = E^ + E_p + U

• Energia wewnętrzna U składa się głównie z:

-    energii kinetycznej ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek,

-    energii kinetycznej i potencjalnej oscylacji atomów w cząsteczkach

• Energia wewnętrzna właściwa

o)

u = U/M

b)

gdzie: M = Nm = nN_Am

c)

Rys.

Stopnie swobody cząsteczki: a) jedno-, b) dwu- i c) trójatomowej

Dla gazu doskonałego U zależy tylko od M oraz T - jest to średnia energia kinetyczna wszystkich jego N = nN^ cząstek:

dla gazu 1 atomowego

(U).«N_A(«_t) = QN_A?kT = ^RT

dla gazu 2 atomowego (U) =... = - nRT uwzględniamy ruchu drgającego)

bo v = 5 stopni swobody (nic

W praktyce ważne są zmiany AU (nie wartość bezwzględna U), podobnie jak AEp w polu grawitacyjnym czy elektrostatycznym

Praca wykonana przez układ (praca sił wewnętrznych) ćl_ = F^-dx = F^dx

Praca wykonana przez ukiad (praca sił wewnętrznych) dL = F dx = pAdx =

V,    ^w

L = lim X] p. A V = JpdV ; wartość L zależy od drogi p —> k

AV-O i ' V

- przy rozprężaniu L > 0    (znak u spojób _OCnytv<vćy zxja£y od ■be^o_/ czy

- przy sprężaniu L < 0    \ > V_r C+)

• Praca sił zewnętrznych (nad układem) L_z=-L

Sita zewnętrzna kwazistatycznie sprężająca gaz znajdujący się w naczyniu', od stanu początkowego a), do stanu końcowego b)

Q = AU + L

Pierwsza zasada termodynamiki (początek, p = 1; koniec, k = 2) Ql-»2 =    + L,i->2» ^,ub P° prostu

-    ciepło dostarczone układowi zostaje zużyte na zmianę energii wewnętrznej oraz wykonanie pracy przeciw siłom zewnętrznym

równoważne

■ suma AU = Q - L lub AU = Q + L zależy tylko od stanów (1) i (2), a nie zależy od drogi, ^>o której wykonano pracę

-    nie można skonstruować urządzenia wykonującego pracę bez pobierania energii (np. ciepła) z otoczenia

-> niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile I rodzaju

-    całkowita energia w dowolnym procesie nie ulega zmianie