Изохорный процесс- термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать или охлаждать вещество в сосуде неизменного объёма. В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,
Q = ΔU = U(T2) – U(T1).
Здесь U(T1) и U(T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
Изобарный процесс- термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянных давлении и массе газа.
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением
A = p(V2 – V1) = pΔV.
+Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:
Q = U(T2) – U(T1) + p(V2 – V1) = ΔU + pΔV.
При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
Изотермический процесс- термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре. Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A.
Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.
Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Размеры ядра в 100 000 раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе всего атома. Само ядро состоит из положительно заряженных частиц - протонов и нейтронов, не имеющих электрического заряда. Все они плотно сцеплены друг с другом. Число протонов в ядре определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, кислорода - 8, урана - 92. В каждом атоме число электронов соответствует числу протонов в ядре. При этом каждый электрон обладает отрицательным зарядом, равным по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален. Атомы, имеющие ядра с одинаковым количеством протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым его изотопами. Для того чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов, в уране-235 - тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Большинство изотопов нестабильно. Если взять в качестве примера атом урана-238, то в его ядре протоны и нейтроны сцеплены очень слабо. Время от времени из него вырывается компактная группа частиц, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. При этом уран-238 превращается в торий-234, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона. Но и этот изотоп тоже очень нестабилен. Цепочка превращений продолжается до тех пор, пока не образуется атом свинца. При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается далее в виде излучения. Несколько упрощая ситуацию, можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это альфа-излучение, испускание электрона - бета-излучение. Часто нестабильный изотоп оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения, тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемой гамма-излучением. Как и в случае образования рентгеновских лучей (во многом подобных гамма-излучению) , при этом не происходит испускание каких-либо частиц. Время, за которое распадается половина всех атомов данного изотопа в любом радиоактивном источнике, называется периодом его полураспада.
Альфа-излучение, представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из протонов и нейтронов, задерживается, например, листом бумаги и практически не проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом. Тогда они становятся чрезвычайно опасными.
Бета-излучение обладает большей проникающей оно проходит в ткани организма на 1-2 см.
Проникающая гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.
Изохорный процесс- термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать или охлаждать вещество в сосуде неизменного объёма. В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,
Q = ΔU = U(T2) – U(T1).
Здесь U(T1) и U(T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
Изобарный процесс- термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянных давлении и массе газа.
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением
A = p(V2 – V1) = pΔV.
+Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:
Q = U(T2) – U(T1) + p(V2 – V1) = ΔU + pΔV.
При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
Изотермический процесс- термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре. Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A.
Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.
Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Размеры ядра в 100 000 раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе всего атома.
Само ядро состоит из положительно заряженных частиц - протонов и нейтронов, не имеющих электрического заряда. Все они плотно сцеплены друг с другом. Число протонов в ядре определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, кислорода - 8, урана - 92.
В каждом атоме число электронов соответствует числу протонов в ядре. При этом каждый электрон обладает отрицательным зарядом, равным по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален.
Атомы, имеющие ядра с одинаковым количеством протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым его изотопами. Для того чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов, в уране-235 - тоже 92 протона, но 143 нейтрона.
Большинство изотопов нестабильно. Если взять в качестве примера атом урана-238, то в его ядре протоны и нейтроны сцеплены очень слабо. Время от времени из него вырывается компактная группа частиц, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. При этом уран-238 превращается в торий-234, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона. Но и этот изотоп тоже очень нестабилен. Цепочка превращений продолжается до тех пор, пока не образуется атом свинца.
При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается далее в виде излучения. Несколько упрощая ситуацию, можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это альфа-излучение, испускание электрона - бета-излучение. Часто нестабильный изотоп оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения, тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемой гамма-излучением. Как и в случае образования рентгеновских лучей (во многом подобных гамма-излучению) , при этом не происходит испускание каких-либо частиц.
Время, за которое распадается половина всех атомов данного изотопа в любом радиоактивном источнике, называется периодом его полураспада.
Альфа-излучение, представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из протонов и нейтронов, задерживается, например, листом бумаги и практически не проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом. Тогда они становятся чрезвычайно опасными.
Бета-излучение обладает большей проникающей оно проходит в ткани организма на 1-2 см.
Проникающая гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.