Nws yooj yim los txiav txim siab txog qhov tshwm sim ntawm lub cev lossis chav kawm ntawm cov xwm txheej uas siv cov qauv sib txawv ntawm qhov kwv yees. Piv txwv li, thaum piav txog tus cwj pwm ntawm cov roj, siv lub cev qauv - ib qho roj zoo tagnrho.
Txhua tus qauv muaj kev txwv tsis pub siv, dhau qhov uas nws yuav tsum tau ua kom zoo dua lossis ntau txoj kev xaiv siv. Ntawm no peb xav txog qhov yooj yim ntawm kev piav qhia lub zog sab hauv ntawm lub cev lub cev raws li cov khoom tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov pa roj hauv qee qhov txwv.
Ideal gas
Tus qauv lub cev no, kom yooj yim piav qhia qee cov txheej txheem tseem ceeb, ua kom yooj yim rau cov roj tiag tiag raws li hauv qab no:
- Tsis quav ntsej qhov loj ntawm cov roj molecules. Qhov no txhais tau hais tias muaj qhov tshwm sim uas qhov ntsuas no tsis tseem ceeb rau kev piav qhia txaus.
- Kev tsis saib xyuas kev sib cuam tshuam ntawm kev sib cuam tshuam, uas yog, nws lees txais tias nyob rau hauv cov txheej txheem ntawm kev txaus siab rau nws lawv tshwm sim nyob rau hauv lub sij hawm tsis txaus ntseeg thiab tsis cuam tshuam rau lub xeev ntawm lub system. Hauv qhov no, kev sib cuam tshuam yog nyob rau hauv qhov xwm txheej ntawm elastic cuam tshuam, uas tsis muaj lub zog poob rau.deformation.
- Tsis quav ntsej kev cuam tshuam ntawm cov molecules nrog cov phab ntsa tank.
- Xav tias qhov "gas-reservoir" system yog tus yam ntxwv ntawm qhov ntsuas kub sib npaug.
Tus qauv no yog tsim los piav txog cov pa roj tiag tiag yog tias qhov kub thiab txias yog qhov qis.
Lub zog ntawm lub cev lub cev
Txhua lub cev lub cev macroscopic (lub cev, roj lossis kua hauv lub nkoj) muaj, ntxiv rau nws tus kheej lub cev thiab lub peev xwm, ib qho ntxiv ntawm lub zog - sab hauv. Tus nqi no tau txais los ntawm kev suav cov zog ntawm tag nrho cov subsystems uas ua rau lub cev - molecules.
Txhua lub molecule hauv cov pa roj kuj muaj nws lub peev xwm thiab lub zog kinetic. Qhov tom kawg yog vim qhov tsis tu ncua chaotic thermal txav ntawm molecules. Kev sib cuam tshuam ntau yam ntawm lawv (hluav taws xob attraction, repulsion) yog txiav txim los ntawm lub zog muaj peev xwm.
Nws yuav tsum nco ntsoov tias yog tias lub zog lub xeev ntawm txhua qhov chaw ntawm lub cev tsis muaj kev cuam tshuam rau lub xeev macroscopic ntawm lub cev, ces nws tsis suav nrog. Piv txwv li, nyob rau hauv tej yam kev mob, nuclear zog tsis tshwm sim nws tus kheej nyob rau hauv cov kev hloov nyob rau hauv lub xeev ntawm lub cev khoom, yog li nws tsis tas yuav tsum tau coj mus rau hauv tus account. Tab sis ntawm qhov kub thiab txias, qhov no yog qhov tsim nyog.
Yog li, lub zog sab hauv ntawm lub cev qhia txog qhov xwm txheej ntawm kev txav thiab kev cuam tshuam ntawm nws cov khoom. Qhov no txhais tau hais tias lub sij hawm yog synonymous nrog cov feem ntau siv lo lus "thermal zog".
Monatomic zoo tagnrho roj
Monatomic gases, uas yog, cov uas nws cov atoms tsis ua ke rau hauv molecules, muaj nyob rau hauv qhov - cov no yog inert gases. Cov pa roj xws li oxygen, nitrogen lossis hydrogen tuaj yeem muaj nyob hauv lub xeev no tsuas yog nyob rau hauv cov xwm txheej thaum lub zog siv los ntawm sab nraud kom rov ua dua lub xeev no tas li, vim tias lawv cov atoms muaj tshuaj lom neeg thiab nyiam ua ke rau hauv ib lub molecule.
Cia peb xav txog lub zog lub xeev ntawm cov roj monatomic zoo tagnrho tso rau hauv lub nkoj ntawm qee qhov ntim. Qhov no yog qhov yooj yim tshaj plaws. Peb nco ntsoov tias kev sib cuam tshuam ntawm electromagnetic ntawm atoms ntawm lawv tus kheej thiab nrog cov phab ntsa ntawm cov hlab ntsha, thiab yog li ntawd, lawv lub zog muaj peev xwm yog negligible. Yog li lub zog sab hauv ntawm cov pa roj tsuas suav nrog cov lej ntawm lub zog kinetic ntawm nws cov atoms.
Nws tuaj yeem suav tau los ntawm kev muab qhov nruab nrab kinetic zog ntawm atoms hauv cov roj los ntawm lawv tus lej. Qhov nruab nrab lub zog yog E=3/2 x R / NA x T, qhov twg R yog cov roj universal tas li, NA yog Avogadro tus lej, T yog qhov kub thiab txias. Tus naj npawb ntawm atoms yog xam los ntawm kev muab tus nqi ntawm cov teeb meem los ntawm Avogadro tas li. Lub zog sab hauv ntawm cov roj monatomic yuav sib npaug rau U=NA x m / M x 3/2 x R / NA x T=3/2 x m / M x RT. Ntawm no yog m yog qhov loj thiab M yog molar loj ntawm cov pa.
Xav tias cov tshuaj muaj pes tsawg leeg ntawm cov pa thiab nws cov huab hwm coj ib txwm nyob tib yam. Hauv qhov no, raws li tau pom los ntawm cov qauv peb tau txais, lub zog sab hauv tsuas yog nyob ntawm qhov kub ntawm cov roj. Rau cov roj tiag tiag, nws yuav tsum tau coj mus rau hauv tus account, ntxiv rauqhov kub thiab txias, hloov hauv ntim raws li nws cuam tshuam lub peev xwm ntawm atoms.
Molecular gases
Hauv cov qauv saum toj no, tus lej 3 qhia tus lej ntawm cov qib kev ywj pheej ntawm kev txav ntawm cov monatomic particle - nws yog txiav txim los ntawm tus lej ntawm kev tswj hwm hauv qhov chaw: x, y, z. Rau lub xeev ntawm cov roj monatomic, nws tsis muaj teeb meem txawm tias nws cov atoms tig.
Molecules yog spherically asymmetric, yog li ntawd, thaum txiav txim siab lub zog lub xeev ntawm molecular gases, nws yog tsim nyog los coj mus rau hauv tus account lub kinetic zog ntawm lawv cov kev sib hloov. Diatomic molecules, ntxiv rau cov npe ntawm cov kev ywj pheej cuam tshuam nrog kev txhais lus, muaj ob qho ntxiv nrog kev sib hloov ntawm ob qho tib si perpendicular axes; polyatomic molecules muaj peb txoj kev ywj pheej ntawm kev sib hloov. Yog li ntawd, cov khoom ntawm diatomic gases yog tus cwj pwm los ntawm tus naj npawb ntawm kev ywj pheej f=5, thaum polyatomic molecules muaj f=6.
Vim muaj qhov sib txawv ntawm qhov ntsuas cua sov, txhua qhov kev taw qhia ntawm ob qho tib si kev sib hloov thiab kev txhais lus yog qhov sib npaug. Qhov nruab nrab kinetic zog pab los ntawm txhua hom kev txav yog tib yam. Yog li ntawd, peb tuaj yeem hloov tus nqi ntawm f mus rau hauv cov mis, uas tso cai rau peb xam lub zog sab hauv ntawm cov roj zoo tagnrho ntawm txhua qhov molecular muaj pes tsawg leeg: U=f / 2 x m / M x RT.
Tau kawg, peb pom los ntawm cov mis uas tus nqi no nyob ntawm tus nqi ntawm cov khoom, uas yog, ntawm pes tsawg thiab hom roj uas peb coj, nrog rau cov qauv ntawm cov molecules ntawm cov roj no. Txawm li cas los xij, txij li peb tau pom zoo tsis hloov cov huab hwm coj thiab tshuaj lom neeg muaj pes tsawg leeg, ces coj mus rau hauv tus accountpeb tsuas xav tau qhov kub thiab txias xwb.
Tam sim no cia saib seb tus nqi ntawm U cuam tshuam li cas rau lwm yam ntawm cov roj - ntim, nrog rau siab.
Lub zog sab hauv thiab lub xeev thermodynamic
Kub, raws li koj paub, yog ib qho ntawm cov tsis muaj qhov ntsuas kub ntawm lub cev (qhov no, roj). Nyob rau hauv ib qho zoo tagnrho roj, nws muaj feem xyuam rau lub siab thiab ntim los ntawm kev sib raug zoo PV=m / M x RT (lub thiaj li hu ua Clapeyron-Mendeleev kab zauv). Kub ntsuas kub lub zog. Yog li tom kawg tuaj yeem hais qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm cov txheej txheem ntawm lwm lub xeev. Nws yog indifferent rau lub xeev yav dhau los, raws li zoo raws li txoj kev nws tau hloov.
Cia saib seb lub zog sab hauv hloov pauv li cas thaum lub kaw lus dhau los ntawm ib lub xeev thermodynamic mus rau lwm qhov. Nws qhov kev hloov pauv hauv ib qho kev hloov pauv no yog txiav txim los ntawm qhov sib txawv ntawm qhov pib thiab qhov kawg ntawm qhov tseem ceeb. Yog tias lub kaw lus rov qab mus rau nws lub xeev qub tom qab qee lub xeev nruab nrab, qhov sib txawv no yuav sib npaug rau xoom.
Piv txwv tias peb tau rhaub cov roj hauv lub tank (uas yog, peb tau nqa lub zog ntxiv rau nws). Lub thermodynamic lub xeev ntawm cov roj tau hloov: nws qhov kub thiab txias tau nce. Cov txheej txheem no mus yam tsis hloov lub ntim. Lub zog sab hauv ntawm peb cov roj tau nce. Tom qab ntawd, peb cov roj tau muab cov khoom siv hluav taws xob, ua kom txias mus rau qhov qub. Xws li ib qho zoo li, piv txwv li, qhov ceev ntawm cov txheej txheem no, yuav tsis muaj teeb meem. Qhov tshwm sim ntawm kev hloov pauv hauv lub zog sab hauv ntawm cov roj ntawm txhua qhov cua sov thiab cua txias yog xoom.
Lub ntsiab lus tseem ceeb yog tias tib tus nqi ntawm thermal zog tuaj yeem sib haum tsis yog ib qho, tab sis ntau lub xeev thermodynamic.
Qhov kev hloov pauv hauv thermal zog
Yuav hloov lub zog, ua haujlwm yuav tsum ua. Kev ua haujlwm tuaj yeem ua tau los ntawm cov roj nws tus kheej lossis los ntawm lub zog sab nraud.
Hauv thawj kis, kev siv hluav taws xob rau kev ua haujlwm ntawm kev ua haujlwm yog vim lub zog sab hauv ntawm cov roj. Piv txwv li, peb tau compressed roj hauv lub tank nrog lub piston. Yog tias lub piston raug tso tawm, cov pa nthuav dav yuav pib nqa nws, ua haujlwm (rau nws kom muaj txiaj ntsig, cia lub piston nqa qee yam khoom). Lub zog sab hauv ntawm cov roj yuav txo qis los ntawm cov nyiaj siv rau kev ua haujlwm tiv thaiv lub ntiajteb txawj nqus thiab kev sib txhuam rog: U2=U1 - A. Hauv qhov no rooj plaub, kev ua haujlwm ntawm cov pa roj yog qhov zoo vim tias cov kev taw qhia ntawm lub zog siv rau lub piston yog tib yam li cov kev taw qhia ntawm kev txav ntawm lub piston.
Cia peb pib txo qis lub piston, ua haujlwm tawm tsam lub zog ntawm cov pa roj thiab rov tiv thaiv lub zog ntawm kev sib txhuam. Yog li, peb yuav qhia cov pa roj ntawm qee qhov nyiaj ntawm lub zog. Ntawm no, kev ua haujlwm ntawm cov tub rog sab nraud tau pom zoo.
Ntxiv nrog rau kev ua haujlwm ntawm cov tshuab, kuj tseem muaj txoj hauv kev coj lub zog los ntawm cov pa los yog muab lub zog, xws li hloov hluav taws xob (kub hloov hluav taws xob). Peb twb tau ntsib nws nyob rau hauv cov piv txwv ntawm cua kub ib tug roj. Lub zog xa mus rau cov roj thaum lub sij hawm hloov cov txheej txheem yog hu ua tus nqi ntawm cov cua sov. Muaj peb hom kev hloov hluav taws xob: conduction, convection, thiab radiative hloov. Cia wb mus saib lawv.
YThermal conductivity
Lub peev xwm ntawm cov khoom sib pauv cua sov,nqa tawm los ntawm nws cov hais los ntawm kev hloov lub zog kinetic rau ib leeg thaum kev sib tsoo thaum lub sij hawm thermal zog - qhov no yog thermal conductivity. Yog hais tias ib cheeb tsam ntawm cov khoom yog rhuab, uas yog, ib tug tej yam nqi ntawm tshav kub yog imparted rau nws, lub internal zog tom qab ib pliag, los ntawm kev sib tsoo ntawm atoms los yog molecules, yuav muab faib rau tag nrho cov hais nyob rau hauv nruab nrab uniformly.
Nws yog qhov tseeb tias thermal conductivity yog nyob ntawm qhov sib tsoo ntawm qhov sib tsoo, thiab qhov ntawd, tig mus, nyob ntawm qhov nruab nrab ntawm qhov sib txawv. Yog li ntawd, cov pa roj, tshwj xeeb tshaj yog cov roj zoo tagnrho, yog qhov ua tau zoo ntawm cov thermal conductivity tsawg, thiab cov cuab yeej no feem ntau siv rau thermal rwb thaiv tsev.
Ntawm cov pa roj tiag tiag, thermal conductivity yog siab dua rau cov uas nws cov molecules yog qhov lightest thiab tib lub sijhawm polyatomic. Molecular hydrogen ua tau raws li tus mob no mus rau qhov loj tshaj plaws, thiab radon, raws li cov roj monatomic hnyav tshaj plaws, kom tsawg kawg nkaus. Qhov tsis tshua muaj roj, qhov hluav taws xob tsis zoo nws yog.
Feem ntau, kev hloov hluav taws xob los ntawm thermal conduction rau cov roj zoo tagnrho yog cov txheej txheem tsis muaj txiaj ntsig.
Kev sib tw
Ntau npaum li cas rau cov roj yog hom kev hloov pauv cua sov, xws li convection, nyob rau hauv uas lub zog sab hauv raug faib los ntawm cov dej ntws ntawm cov teeb meem ncig hauv thaj chaw gravitational. Kev nce siab ntawm cov pa roj kub yog tsim los ntawm Archimedean quab yuam, vim nws tsis tshua ntom vim thermal expansion. Cov pa roj kub txav mus los yog hloov pauv los ntawm cov pa txias dua - cov pa roj ntws tawm yog tsim los. Yog li ntawd, txhawm rau kom muaj txiaj ntsig zoo, uas yog, cov cua kub ceev tshaj plaws los ntawm convection, nws yog qhov yuav tsum tau ua kom sov lub tank roj los ntawm hauv qab - ib yam li lub hwj nrog dej.
Yog tias tsim nyog tshem tawm qee qhov cua sov los ntawm cov roj, ces nws yog qhov ua tau zoo dua los tso lub tub yees rau saum toj, vim tias cov roj uas muab lub zog rau lub tub yees yuav maj nrawm rau hauv qab ntawm lub ntiajteb txawj nqus..
Ib qho piv txwv ntawm convection hauv cov pa roj yog cua sov ntawm cov cua hauv tsev uas siv cov cua sov (lawv muab tso rau hauv chav kom tsawg li tsawg tau) lossis txias siv lub tshuab cua txias, thiab nyob rau hauv tej yam ntuj tso, qhov tshwm sim ntawm thermal convection ua rau. kev txav ntawm huab cua huab cua thiab cuam tshuam rau huab cua thiab huab cua.
Thaum tsis muaj lub ntiajteb txawj nqus (nrog qhov hnyav hauv lub dav hlau), kev sib txuas, uas yog, kev ncig ntawm huab cua tam sim no, tsis tsim. Yog li nws tsis muaj kev nkag siab zoo rau lub teeb roj burners lossis qhov sib tw ntawm lub nkoj hauv lub dav hlau: cov khoom kub combustion yuav tsis raug tso tawm mus, thiab oxygen yuav nkag mus rau qhov hluav taws kub, thiab cov nplaim yuav tuag.
Radiant hloov pauv
Ib yam khoom tseem tuaj yeem ua kom sov nyob rau hauv qhov kev ua ntawm thermal tawg, thaum atoms thiab molecules tau txais lub zog los ntawm absorbing electromagnetic quanta - photons. Ntawm qhov tsawg photon zaus, cov txheej txheem no tsis zoo heev. Nco qab tias thaum peb qhib lub qhov cub microwave, peb pom cov zaub mov kub sab hauv, tab sis tsis yog cua kub. Nrog rau qhov nce ntawm qhov zaus ntawm hluav taws xob, cov nyhuv ntawm hluav taws xob cua sov nce ntxiv, piv txwv li, nyob rau hauv cov huab cua sab saud ntawm lub ntiaj teb, cov pa roj uas tsis tshua muaj hluav taws xob yog qhov kub thiab txias.ionized los ntawm hnub ci ultraviolet.
Cov roj sib txawv nqus cov hluav taws xob hluav taws xob sib txawv rau qib sib txawv. Yog li, dej, methane, carbon dioxide nqus nws heev. Qhov tshwm sim ntawm cov nyhuv tsev cog khoom yog raws li cov cuab yeej no.
thawj txoj cai ntawm thermodynamics
Feem ntau hais lus, kev hloov pauv ntawm lub zog sab hauv los ntawm cov cua sov (kub hloov pauv) kuj nqis los ua haujlwm ntawm cov roj molecules lossis rau lawv los ntawm ib qho kev quab yuam sab nraud (uas yog qhia nyob rau hauv tib txoj kev, tab sis nrog qhov sib txawv. kos npe). Yuav ua li cas ua hauj lwm nyob rau hauv txoj kev hloov ntawm ib lub xeev mus rau lwm lub? Txoj cai lij choj ntawm kev txuag hluav taws xob yuav pab peb teb cov lus nug no, kom meej meej, nws cov concretization nyob rau hauv relation mus rau tus cwj pwm ntawm thermodynamic systems - thawj txoj cai ntawm thermodynamics.
Txoj cai lij choj, lossis lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev txuag hluav taws xob, hauv nws daim ntawv dav dav tshaj plaws hais tias lub zog tsis yog yug los ntawm tsis muaj dab tsi thiab tsis ploj mus yam tsis muaj kab, tab sis tsuas yog kis ntawm ib daim ntawv mus rau lwm qhov. Nyob rau hauv kev sib raug zoo nrog ib tug thermodynamic system, qhov no yuav tsum tau to taub nyob rau hauv xws li ib tug txoj kev uas cov kev ua hauj lwm ua los ntawm lub system yog qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm cov cua kub imparted rau lub system (zoo tagnrho gas) thiab cov kev hloov nyob rau hauv nws lub zog sab hauv. Hauv lwm lo lus, tus nqi hluav taws xob sib txuas rau cov roj siv rau qhov kev hloov pauv no thiab ntawm kev ua haujlwm ntawm lub cev.
Qhov no yog sau ua cov qauv yooj yim dua: dA=dQ – dU, thiab raws li, dQ=dU + dA.
Peb twb paub lawm tias cov khoom no tsis yog nyob ntawm txoj kev hloov ntawm lub xeev. Qhov ceev ntawm qhov kev hloov pauv no thiab, vim li ntawd, qhov ua tau zoo nyob ntawm txoj kev.
Rau qhov thib obThaum pib ntawm cov thermodynamics, ces nws teev cov kev taw qhia ntawm kev hloov: tshav kub tsis tuaj yeem hloov los ntawm cov cua txias (thiab yog li tsis muaj zog) roj rau qhov kub dua yam tsis muaj lub zog ntxiv los ntawm sab nraud. Txoj cai thib ob kuj qhia tau hais tias ib feem ntawm lub zog siv los ntawm lub kaw lus los ua haujlwm inevitably dissipates, ploj (tsis ploj, tab sis hloov mus rau hauv daim ntawv siv tsis tau).
Cov txheej txheem Thermodynamic
Kev hloov pauv ntawm lub zog hluav taws xob ntawm cov roj zoo tagnrho tuaj yeem muaj cov qauv sib txawv ntawm kev hloov pauv hauv ib lossis lwm qhov ntawm nws qhov kev txwv. Lub zog sab hauv hauv cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv ntawm ntau hom kuj yuav coj txawv txawv. Cia peb piav luv luv txog ntau hom txheej txheem no.
- Cov txheej txheem isochoric pib yam tsis muaj kev hloov pauv hauv ntim, yog li ntawd, cov roj tsis ua haujlwm. Lub zog sab hauv ntawm cov pa hloov pauv raws li kev ua haujlwm ntawm qhov sib txawv ntawm qhov kawg thiab qhov kub ntawm qhov pib.
- txheej txheem Isobaric tshwm sim ntawm qhov siab tas li. Cov pa roj ua haujlwm, thiab nws lub zog thermal raug suav nrog tib yam li hauv rooj plaub dhau los.
- txheej txheem Isothermal yog qhov ntsuas kub tsis tu ncua, thiab, yog li, lub zog thermal tsis hloov. Cov cua kub uas tau txais los ntawm cov roj yog siv tag nrho rau kev ua haujlwm.
- Adiabatic, lossis cov txheej txheem adiabatic tshwm sim hauv cov roj yam tsis muaj cua sov, hauv lub tank thermally insulated. Kev ua haujlwm tsuas yog ua tiav ntawm tus nqi ntawm thermal zog: dA=- dU. Nrog adiabatic compression, thermal zog nce, nrog nthuav dav, feemtxo.
Ntau yam isoprocesses cuam tshuam rau kev ua haujlwm ntawm cov tshuab thermal. Yog li, cov txheej txheem isochoric tshwm sim nyob rau hauv lub tshuab roj av ntawm qhov chaw siab tshaj ntawm lub piston hauv lub tog raj kheej, thiab qhov thib ob thiab thib peb strokes ntawm lub cav yog cov piv txwv ntawm cov txheej txheem adiabatic. Thaum tau txais cov pa roj liquefied, adiabatic expansion plays lub luag haujlwm tseem ceeb - ua tsaug rau nws, roj condensation ua tau. Isoprocesses nyob rau hauv gases, nyob rau hauv txoj kev tshawb no ntawm uas ib tug yuav ua tsis tau yam tsis muaj lub tswv yim ntawm lub zog sab hauv ntawm ib tug zoo tagnrho gases, yog cov yam ntxwv ntawm ntau yam ntuj tso phenomena thiab siv nyob rau hauv ntau yam ceg ntawm technology.
