Очень краткий курс общей физики (853997), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

C_v: Молярная теплоемкость

С: Молярная теплоемкость газа в данном исходном процессе

В дальнейшем

Из соотношений можем потроить график зависимости С от n (C_n)

ПОСМОРИ тетрадь

1. При

2. При

3. При

4. При

Классическа теория теплоемкости говорит о том, теплоемкость газа определяется через степень свободы газа и видом процессом (n).

*) Ограниченость млекулярно-кинетической теории теплоемкости идеального газа

1. Классическая теория дает уравнение результатов при количестве к многоатомным молукулам даже при компатном температуре.

2. Закон Больцмана о равномерном распределении температур справедлив только для диапазона 273

3. Теория дает при низких температурах у молекулы возбуждаются только степени свободы поступательного движения.

4. Существуетс квантовый характер движения молекул и атомоы в молекул, который не разрешает.

1. Обратимые и необратимые процессы и циклы. Примеры таких процессов.
   Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла Тепловая машина.
   Холодильная машина.

Процесс называется равновсным процессом, если он проходит через непрерывную последовательность безконечно блузких равновесное состояние.

В реальном процессе, чем ближе равновесного состояния, тем медленнее протекается.

Обратным процесс называется такой процесс, в котором он проходит как прямо так обратном направлениях без изменений внутренной энергии система и среды.

Необратным процессом называется такое процесс, в котором возникается изменения как внутренной энергии системы, так и окружающей среды.

Необходимое услове обратимого процесса является его равномерностью.

Необратимым процессом называется такой процесс при, движении в обратимом направлении энергия не больщую при движении в прямой процессе.

Последовательности процессов, в результате которого она возвращается в исходное состояние называется термодинамическим процеммом.

Цикл является обратимым циклом, если он состоит из обратимого процесса.

Примеры таких процессов:

• Колебания математического маятника без трения;

• Равновесный адиабатный процесс (бесконечно медленный);

• Равновесный изотермический процесс (бесконечно медленный).

Для цикла целого

Работа газа цикла является числом, которое равно площадью фигура цикла

Взаимодействует на газ на каких так подводит, на каких отводит, мы получили за один цикл механическую работу.

В фактическом последствии, работа цикла, которая переводит в тепловую энергию цикла.

Для цикла, вводит КПД цикл.

Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла Тепловая машина.

Мерой эффективности преобразования теплоты, подведенной количество рабочему телу, в работу тепловой машины над внешними телами является коэффициент полезного действия тепловой машины

Теродинамический КРД:

Тепловая машина: при превращении тепловой энергии в механическую работу. Основный элемент тепловой машины работа тел.

Нагреватель(T₁)

Механизм

Q_под

Работа тел

Q_отв

Холодильник(T₂)

Энергический цикл

Холодильная машина.

1. Цикл Карно, КПД цикла Карно. Второе начато термодинамики. Его различные
   формулировки.

Цикл Карно: это цикл состоит из двух изотермических процесов и из двух адиабаты.

1-2: Изотермический процесс расширении газа при температуре нагревателя Т₁ и подводит тепло.

2-3: Адиабатический процесс расширении газа при этом температура понижается от Т₁ до Т₂.

3-4: Изотермический процесс сжимании газа при этом отводится тепла и температура равна Т₂

4-1: Адиабатический процесс сжимании газа при этом температура газа развивает от холодильника до нагревателя.

Сказывается для цикла Карно, общем вражения КПД существует производитель

В теоретическом смысле, этот цикл будет максимальным среди возможно КПД для всех циклов, работающих между температурами Т₁ и Т₂.

Теорима Карно: Коэффициент полезной мощности теплового цикла Карно не зависит от вида работика дело и устойства самой машины. А только определятся температурами Т_н и T_х

Второе начато термодинамики

Второй закон термоднамики определяет направление протекания тепловых машин. Нелзья построить термодинамический цикл, действющий тепловой машин без холодильника. При этом цикле энергия системы ввидит ….

В этом случае КПД

Его различные формулировки.

1. Первая формулировка: “Томсона”

Невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы за счет охлаждения одного тела.

1. Вторая формулировка: “Клаузиса”

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от холодного тела к горячему.

1. Энтропия - функция состояния термодинамической системы. Расчет изменения энтропии в процессах идеального газа. Неравенство Клаузиуса. Основное свойство энтропии (формулировка второго начала термодинамики через энтропию). Статистический смысл второго начала.

Энтропия - функция состояния термодинамической системы

Цикл Крано

Видим понятие приведенного количества теплоты, которое определяется как

Подвод теплоты Q > 0 Q^* > 0

Отвод теплоты Q < 0 Q^* < 0

Рассчитаем приведенное количество теплоты для Цикла Карно.

Согласно соотношение

Что есть, то под интегралом выражение есть полный дифференциал некоторой функции, которая назвается Энтропией.

Физический польный дифференциал означает, что данно функция и так

S: функция состояния системы.

dS: бесконечно мало изменении энтальпии.

Q: бесконечно мало количество теплоты подведены в систему при данное температуре.

S и Q одинаковы знак. Следовательно, по характеру изменения энтальпии можно судить от направления процесса теплоты системы. Если

S = const → адиабатический процесс можно звать изоэнтропический процесс.

Расчет изменения энтропии в процессах идеального газа

Первы закон термодинамики через энтальпию.

Пусть имеем некоторой процесс, совершен одним молья идеального газа. Тогда

Но

Это изменение энтальпии для 1 моля газа. И для любого количества моля

Неравенство Клаузиуса

Исходное условие второй закон термодинамики, Клаузиуса было получено соотношение

Знак равенство соотвествено обратимого цикла и процесса.

Основное свойство энтропии (формулировка второго начала термодинамики через энтропию).

Следствие необратимого процесса

: Это КПД любого цикла

: Это КПД цикла Карно

Следовательно:

• КПД всех тепловых машин не может превосходит КПД идеального теплового машины, работающего по циклу Карно при одном нагревателе и одном холодильнике(или между температурами Т₁ и Т₂)

Следовательно, получим

• Третьяя формулировка второго закона термодинамики: Энтропия адиабатической и изолированной системы не может убывать при любых происходящих процессах. Знак равенства соотвестенно обратимых процессов.

• Чевертая формулировка второго зокона термодинамики: Без допольнительных затрат энергии все процессы протекают в сторону (в направлении) возрастании энтрорпии.

Статистический смысл второго начала

И так без допольнительных затрат энергии все процессы идут в сторону возвратать энтальпию

Методами статичтическими оказались возмоно получить соотношение между Энтрорией и вероятрности находящии системы в данном состоянии

Где p: вероятность состояния

S: Энтропия системы

k: постоянно = 13,8.10^-23 Дж/К

Таким образом, что энтропия есть мера вероятности данного состояния системы. Процессы в макросколическом изолированом системы протекают в направление от состояния с меньщей вероятности к состоянию с больщей вероятности.

1. Понятие эффективного диамегра молекулы и эффективного сечения
   столкновения. Число столкновений одной молекулы газа в единицу времени. Средняя длина свободного пробега молекулы и ее зависимость от давления и температуры.

Эффективный диаметр – среднее расстояние между центрами молекул, на которое две молекулы сближаются при их столкновении. Площадь поперечного сечения «коридора», в который должны попасть центры соседних молекул, чтобы столкнуться с данной называется эффективным сечением столкновения:

Число столкновения молекул за единицу времени:

Средняя длина свободного пробега молекулы – расстояние, которое она пролетает между двумя последовательными соударениями:

С учетом движения всех молекул, заменяя среднюю скорость на относительную скорость движения молекул:

Так как p = nkT, то

1. Явления переноса в газах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и
   вязкости. Качественное и количественное описание этих процессов в молекулярно -
   кинетической теории газов.

Явления, происходящие при нарушении равновесного состояния систем, назывеются явлениями переноса (например, столкновения молекул, диффузия, теплопроводность, вязкость).

Неравновесный процесс, вызываемый молекулярным тепловым движением и приводящий к установлению равновесного распределения концентраций путем взаимопроникновения и перемешивания молекул, наз. диффузией.

Диффузия – это перенос массы.

_{Назовем} плотностью потока молекул их число, проходящее через единичное сечение, расположенное перпендикулярно вектору скорости, за единицу времени:

Коэффициент диффузии:

Закон диффузии (закон Фика):

Плотность диффузионного потока частиц пропорциональная градиенту концентрации частиц. При диффузии поток частиц направлен в сторону их концентрации (смысл знака «-»).

Молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры, называется теплопроводностью.

Плотность теплового потока (количество теплоты, проходящее через единичную поверхность за единицу времени):

Плотность потока частиц:

Коэффициент теплопроводности:

Закон теплопроводности (закон Фурье): - плотность теплового потока при теплопроводности пропорциональна градиенту температуры в системе.

Свойство жидкостей и газов, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение, наз. вязкостью (внутренним трением). Можно рассматривать вязкость как перенос импульса.

Плотность потока импульса:

Коэффициент динамической вязкости:

Закон внутреннего трения (закон Пуазейля):

Плотность потока импульса молекул, переносимого в каком-то направлении, прямо пропорциональна градиенту скорости частиц в этом направлении.

1. Барометрическая формула. Распределение Вольцмана.

Больцман получил барометрическую формулу – зависимость давления газа от высоты в потенциальном поле тяжести Земли.

Рассмотрим равновесие некоторого объема (цилиндр высотой dh) газа, находящегося на высоте h от поверхности Земли, уровень которой выберем за условный ноль отсчета потенциальной энергии. Так как столбик газа находится в равновесии:

Энергия движения молекулы определяется, в свою очередь, энергией ее поступательного движения, энергией ее вращения и энергией колебания атомов в молекуле:

Минимальное число независимых переменных, однозначно определяющих положение тела в пространстве (или минимальное число независимых перемещений тела в пространстве) наз. числом степеней свободы ( i ) тела. Для одноатомной молекулы i = 3

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии молекул по степеням свободы: если система молекул находится в тепловом равновесии при температуре Т, то средняя кинетическая энергия молекул равномерно распределена по степеням свободы, причем на каждую степень свободы приходится энергия

1. Функция распределения и ее смысл. Распределение молекул газа по модулю
   скорости (распределение Максвелла по модулю скорости). Наиболее вероятная, средняя и средняя квадратичная скорости молекулы. Зависимость функции распределения от температуры.

Функция распределения и ее смысл

Пусть из системы n частиц. Пусть каждый из элемента константов имеет в полном объеме значение некоторый физический параметр z.

Тогда функция распределения f(z) элементов ансамбли по параметрам z называется

Где N – полное число частиц или элементов ансамбли

dN – число частиц для которого значении физической величины z лежаит в интервале от z до z + dz.

Тогда : доля частиц для которых значения физическихпараметров лежат в интервале от z до z + dz.

Фактическая функция распределения носит вероятность, характерики является плотностью вероятности для функции расперделения справедливо условия сформулировки.

Где z₁, z₂ интервал, в котором могут находиться численно параметра z

Могут

Распределение молекул газа по модулю скорости (распределение Максвелла по модулю скорости)

Все хаотическое движение они движутся в различеных направлений и различеными скоростями. Мы рассмотрим функцию распределения молекул атомов по модулам скорости.

Функция определяется по скорости, имеющий вид

Формула определения показывает вероятность, что доля молекул имеет значения скорости в интервале от V до V + dV.

Для функции распределение по модулю скорости было получило соотношение

Характеристики

Список файлов лекций