Внутренняя энергия. Теплопередача. Работа в термодинамике

Термодинамика
Это теория тепловых явлений, происходящих в макротелах и их системах без учета атомно-молекулярного строения тела.
Изучает свойства термодинамической системы в состоянии термодинамического равновесия и процессы перехода этих систем из одного состояния в другое.

Термодинамика
Состояние термодинамической системы характеризуется рядом физических величин, главными из которых является внутренняя энергия и механическая работа

Внутренняя энергия.

Формулы для газа

Внутренняя энергия.
Изменить внутреннюю энергию вещества можно, передав ему некоторое количество тепла или выполнить над ним работу.
Существует два способа изменения внутренней энергии тела:
Теплопередача
Совершение механической работы

Теплопередача
это процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы.

Три типа теплопередачи
1. Теплопроводность - это такой тип теплообмена, когда тепло передаётся от более нагретых участков тела менее нагретым вследствие теплового движения молекул.
Все вещества имеют различную теплопроводность. Лучшие проводники тепла – кристаллы.
Те вещества, в которых расстояния между молекулами большие – плохие проводники тепла. Это древесина, кирпич и т.д.
Пример: нагревание чашки, в которую выливают горячий чай.

2. Конвекция - это такой тип теплообмена, при котором энергия переносится струями жидкости или газа.
Плотность горячего газа или жидкости меньше, чем холодных, поэтому конвекционные потоки поднимаются вверх.
Пример: нагревание воды в чайнике, который стоит на горячей плите.

3.Лучистый обмен или излучение - это перенос энергии в виде электромагнитных волн.
Любое нагретое тело является источником излучения.
Этот вид теплообмена отличается от предыдущих тем, что может происходить и в вакууме.
Пример: солнечный свет.

Механическая работа
Механическая работа изменяет механическую энергию тела. Термодинамическая работа изменяет внутреннюю энергию газа.
Если газ расширяется, то работа газа считается положительной. Если он сжат, то отрицательной.

Простейшими процессами перехода термодинамической системы из одного состояния в другое являются:
Изобарный процесс p=const
Q=ΔU+A'

Изохорный процесс V=const
Q=ΔU
Газ не меняет своего объема, работа им не совершается. Таким образом, переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.

Изотермический процесс T=const
Q= A'
Внутренняя энергия не меняется. Следовательно, количество теплоты, переданное системе, идет на совершение работы