Shpora3 (1018308), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Давление – физическая величина, равная отношению силы F, действующей на элемент поверхности нормально к ней, к площади этого элемента: p=F/S.

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Тепловое равновесие – состояние системы, когда отсутствует теплообмен между телами этой системы.

Идеальный газ.

Идеальным называют такой газ, для которого можно пренебречь размерами молекул, силами молекулярного взаимодействия; соударения молекул в таком газе происходят по закону соударения упругих шаров.

Состояние некоторой массы газообразного вещества характеризуют зависимыми друг от друга физическими величинами, называемыми параметрами состояния. К ним относятся объём V, давление p и температура T.

Термодинамическая система.

Изотермический процесс.

Закон Бойля-Мариотта. Всякое изменение состояния газа называют термодинамическим процессом.

В любом термодинамическом процессе изменяются параметры, определяющие состояние газа.

Процесс, при котором один из параметров остаётся постоянным, а два других изменяются, называется изопроцессом.

Процесс, протекающий в газе, при котором температура остаётся постоянной, называют изотермическим.

Произведение давления газа на объём для данной массы газа есть величина постоянная: pV=const.

Изобарный процесс. Закон Гей-Люссака. Процесс, протекающий в газе, при котором давление остаётся постоянным, называют изобарным.

Объём газа данной массы при постоянном давлении возрастает линейно с увеличением температуры: V=V₀(1+t). Величина  называется температурным коэффициентом объёмного расширения.

Изохорный процесс. Закон Шарля. Процесс, протекающий в газе, при котором объём остаётся постоянным, называют изохорным.

Давление газа данной массы при постоянном объёме возрастает линейно с увеличением температуры: p=p₀(1+t).

Для данной массы газа его объём при изобарном или давление при изохорном процессах пропорциональны термодинамической температуры.

Равновесные и неравновесные состояния и процессы.

Всякая система может находиться в различных состояниях, отличающихся температурой, давлением, объёмом и т.д.. Подобные величины, характеризующие состояние системы, называются параметрами состояния.

Если какой то параметр не имеет определённого значения, то состояние называется неравновесным.

Процесс перехода из неравновесного состояния в равновесное называется процессом релаксации или просто релаксацией. Время, затрачиваемое на такой переход, называют временем релаксации.

Равновесным состоянием системы называют такое состояние, при котором все параметры системы имеют определённые значения, остающиеся при неизменных внешних условиях постоянными сколь угодно долго.

Процесс, состоящий из непрерывной последовательности равновесных состояний, называется равновесным или квазистатическим.

Равновесный процесс может быть проведён в обратном направлении, причём система будет проходить через те же состояния, что и при прямом ходе, но в обратной последовательности. Поэтому равновесные процессы называют также обратимыми.

Процесс, при котором система после ряда изменений возвращается в исходное состояние, называется круговым процессом или циклом.

Среднеквадратичная скорость молекул.

<>=(3RT/M).

Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры.

Для однозначного определения температуры необходим выбор термодинамического тела и термодинамического параметра.

Температурный параметр должен изменяться с температурой непрерывно и монотонно, т.е. он не должен иметь одинаковые значения при разной температуре.

В настоящее время применяют только две температурные шкалы: термодинамическую, градуированную в кельвинах, и Международную практическую, градуированную в градусах Цельсия.

Термодинамическая температура и температура по Международной практической шкале связаны соотношением T=273.15C+t.

Основное уравнение молекулярно0кинетической теории (вывод).

Число степеней свободы молекулы.

Закон распределение энергии по степеням свободы.

Внутренняя энергия идеального газа.

Внутренняя энергия – это сумма энергий молекулярных взаимодействий и энергии теплового движения молекул.

Внутренняя энергия системы зависит только от её состояния и является однозначной функцией состояния.

Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна массе газа и его термодинамической температуре.

Работа газа при расширении.

Пусть в цилиндре под поршнем находится газ, занимающий объём V под давлением p. Площадь поршня S. Сила, с которой газ давит на поршень, F=pS. При расширении газа поршень понимается на высоту dh, при этом газ совершает работу A=Fdh=pSdh. Но Sdh=dV – увеличение объёма газа. Следовательно элементарная работа A=pdV. Полную работу A, совершаемую газом при изменении его объёма от V1 до V2 найдём интегрированием

Результат интегрирования зависит от процесса, протекающего в газах.

При изохорном процессе V=const, следовательно, dV=0 и A=0.

При изобарном процессе p=const, тогда

Работа при изобарном расширении газа равна произведению давления газа на увеличение объёма.

При изотермическом процессе T=const. p=(mRT)/(MV).

Количество теплоты.

Энергия, переданная газу путём теплообмена, называется количеством теплоты Q.

При сообщении системе бесконечно малого количества теплоты Q его температура изменится на dT.

Теплоёмкостью С системы называют величину, равную отношению сообщенного системе количества теплоты Q к изменению температуры dT системы: C=Q/dT.

Различают удельную теплоёмкость (теплоёмкость 1 кг вещества) c=Q/(mdT) и молярную теплоёмкость (теплоёмкость 1 моль вещества) c=Mc.

При различных процессах, протекающих в термодинамических системах, теплоёмкости будут различны.

Первое начало термодинамики.

Первое начало термодинамики формулируется в виде следующего утверждения: невозможно построить перпетуум мобиле первого рода.

Первое начало термодинамики – это закон сохранения и превращения энергии: при разнообразных процессах, протекающих в природе, энергия не возникает из ничего и не уничтожается, но превращается лишь из одних видов в другие.

Изменение внутренней энергии тела равно разности сообщённого телу количества теплоты и произведённой над ним механической работы: dU=Q-A.

Адиабатный процесс.

Процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой, называют адиабатным.

Первое начало термодинамики для адиабатного процесса имеет вид: dU+A=0.

При адиабатном процессе работа совершается только за счёт изменения внутренней энергии газа, т.е. pdV= -C_VdT, откуда dT=-pdV/C_V.

pV^=const – уравнение Пуассона. Оно связывает параметры состояния газа при адиабатном процессе.

=C_P/C_V=(i+2)/i.

Тепловые двигатели и холодильные машины.

Тепловой двигатель представляет собой устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую. Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, путём теплообмена передаётся газу. Газ, расширяясь, совершает работу против внешних сил, приводя в движение механизм.

принимает начальное значение.

Реальные тепловые двигатели работают по разомкнутому циклу, т.е. после расширения газ выбрасывается, а в машину вводится и сжимается новая порция газа.

Величина =A/Q=(Q1-Q2)/Q1 называется термическим коэффициентом полезного действия для кругового процесса.

Обратимые и необратимые процессы.

Рабочим телом называют термодинамическую систему, совершающую процесс преобразования одной формы энергии в другую.

Процесс называю обратимым, если при завершении его система возвращается в первоначальное состояние, при этом в первоначальное состояние возвращаются все взаимодействовавшие с ней тела.

Процесс, в котором термодинамическая система в конце процесса приходит в первоначальное состояние и параметры, определяющие это состояние, принимают первоначальные значения называют замкнутым (круговым).

Цикл Карно для идеального газа и его КПД.

Равновесным называют процесс, в котором газ проходит ряд следующих друг за другом равновесных состояний.

Цикл Карно это обратимый круговой процесс, состоящий из двух равновесных изотермических и двух равновесных адиабатных процессов, чередующихся между собой.

=(T1-T2)/T1.

Второе начало термодинамики.

Второе начало термодинамики определяет направление процессов, происходящих в природе и связанных с превращением энергии.

Превращение теплоты в работу возможно только при наличии нагревателя и холодильника; во всех тепловых машинах полезно используется только часть энергии, передаваемая от нагревателя к холодильнику.

Иначе говоря, ни один тепловой двигатель не может дать КПД, равный единице.

В природе невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход теплоты полностью в работу.

Вечный двигатель второго рода.

Второй закон отрицает возможность использования запасов внутренней энергии какого-либо источника без перевода её на более низкий температурный уровень, т.е. без холодильника. Таким образом, второе начало термодинамики утверждает невозможность построения вечного двигателя второго рода, т.е. двигателя, работающего за счёт охлаждения какого-либо одного тела.

Статистическое толкование второго начала термодинамики.

Связь энтропии с термодинамической вероятностью установил Больцман – энтропия пропорциональна логарифму термодинамической вероятности: S=klnW.

Статистический смысл понятия энтропии состоит в том, что увеличение энтропии изолированной системы связано с переходом этой системы из менее вероятного состояния в более вероятное.

Одной из формулировок второго закона термодинамики, выявляющей статистический характер этого закона, является формулировка Больцмана: все процессы в природе протекают в направлении, приводящем к увеличению вероятности состояния.

Энтропия в термодинамике.

Величина, равная отношению теплоты, полученной телом при изотермическом процессе, к температуре, при которой происходит теплопередача, т.е. Q/T, называется приведённой теплотой.

Алгебраическая сумма приведённых теплот для обратимого цикла Карно равна нулю.

Функция, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой термодинамической системе, называется энтропией: .

Каждому состоянию тела соответствует одно определённое значение энтропии. Поэтому энтропия является однозначной функцией состояния.

Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям теплового движения.

Скорости молекул газа имеют различные значения и направления, причём как величина, так и направление скорости каждой отдельной молекулы изменяется в результате соударений, поэтому нельзя определить число молекул, обладающих точно заданной скоростью в данный момент времени, но можно подсчитать число молекул, скорости которых лежат в интервале от 1 до 2.

При этом предполагалось, что в газе не существует молекул, имеющих в точности одинаковые скорости, и число молекул dN, скорость которых лежит в узком интервале между  и +d, пропорционально общему числу молекул N, ширине интервала d и зависит от скорости . Такая теоретическая зависимость была установлена Максвеллом на основании теории вероятностей:

Функцию

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)