ОЧЕРКИ

Введение
 

Очерк 1. Проблема единства физики

Очерк 2. Релятивистская механика, пространство-время и Вселенная

Очерк 3. Тяготение

Очерк 4. Кванты и атомы

Очерк 5. Свойства атомного ядра

Очерк 6. Электродинамика Максвелла

Очерк 7. Новое учение о теплоте

 7.1. Состояние вопроса и постановка задачи

7.2. Функция состояния

7.3. Теплота, внутренняя энергия и энтальпия газа

7.4. Температура, давление и уравнение состояния газа

7.5. Первое начало термодинамики

7.6. Теплоёмкость газа

7.7. Второе начало термодинамики

7.8. Статистическое толкование энтропии

7.9. Термодинамические процессы

7.10. Термодинамические циклы

7.11. Эффективность преобразования теплоты

7.12. Рассеянная теплота

Пример 7.1. Атмосферный двигатель

Пример 7.2. Тепловой насос

ЛИТЕРАТУРА

Очерк 8. Макроскопическая природа трения

Заключение

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

7.3. Теплота, внутренняя энергия и энтальпия газа.

Движение свободной молекулы газа, как и любого свободного тела, будем представлять моделью рис. 2.2 и уравнениями (2.2) и (2.1), имея в виду взаимодействие молекулы с собственным силовым (тепловым) полем. В общем случае наличия силы F внешнего воздействия на молекулу в потоке газа или при его деформировании вместо указанных уравнений баланса сил имеем:
F + [iK, iu/c] + (mi ²u²/r)r ⁰ = 0,
F + [u/c, K] + mdu/dt = 0.

Умножим скалярно первое уравнение на вектор r, а второе, опираясь на определение (2.7) для скорости распространения деформаций (в данном случае это скорость звука), на вектор dr = – drw⁰ = – cdτ^w⁰, где w⁰ — единичный вектор угловой скорости. В результате простых преобразований имеем следующие уравнения баланса энергии на молекулярном уровне:
(7.1)   H_j = Q_j + W_j ,
(7.2)   – dQ_j = dW_j + dL_j.
Здесь и далее введены следующие определения и обозначения:

энтальпия молекулы деформируемого или перемещаемого газа —
H_j = Fr ;

заключённая в молекуле газа теплота и её приращение —
(7.3)   Q_j = – [iK, iu/c]r = rKu/c,
(7.4)   dQ_j = [u/c, K]dr = d(rKu/c) ;
работа деформирования поля молекулы внешней силой —
dL_j = Fdr ;

полная энергия движения молекулы, определяющая так называемую внутреннюю энергию газа, и её приращение —
(7.5)   W_j = mu² = W_jВ + W_jП ,
(7.6)   dW_j = mcdu.

Внутренняя энергия (7.5) представлена нами в виде суммы двух одинаковых по величине составляющих: кинетической энергии вращения молекулы и кинетической энергии свободного поступательного движения
W_jВ = W_jП = ½ mu².

Приведённые соотношения чётко определяют физическое содержание основных термодинамических понятий: теплота Q_j обусловлена энергией упругого деформирования силового поля молекул газа; внутренняя энергия W_j есть полная механическая энергия движения самих молекул газа; энтальпия H_j характеризует полную энергию молекулы газа, определяемую суммой тепловой и внутренней энергии; элементарная работа dL_j характеризует энергию внешнего воздействия на молекулу газа при организации его направленного потока или деформировании.

НАЗАД   <  >   ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]