1й_курс_2й_семестр_Лекция_10 (959047)

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

Текст из файла

1й курс. 2й семестр. Лекция 101Лекция 10.Статистический и термодинамический метод описания макроскопических тел. Термодинамическая система. Термодинамические состояния, обратимые и необратимые термодинамические процессы. Внутренняя энергия и температура термодинамической системы. Теплота иработа. Адиабатически изолированная система. Первое начало термодинамики.Термодинамика рассматривает методы описания физических систем, состоящих из оченьбольшого числа частиц. Как правило, это макросистемы, состоящие из микрочастиц.Макросистема – это система, имеющая массу, сравнимую с массой окружающих тел. Микрочастица – частица, масса которой сравнима с массой атомов.

Например, 1 моль вещества содержит число микрочастиц, определяемое числом Авогадро N A ≈ 6, 02 ⋅1023 . Поэтому для описания таких систем необходимо применять методы, позволяющие учитывать такое большое количество частиц.Для описания макросистем применяются законы классической механики, методы статистической физики и начала термодинамики.Описание систем с большим количеством частиц с точки зрения механики требует решения большого числа уравнений движения с учетом взаимодействия частиц между собой.Этот подход осложняют как математические проблемы, так и недостаточные сведения о взаимодействии частиц.Статистический метод описания основывается на применении законов теории вероятностей. При этом вводится функция распределения, с помощью которой находятся интересующиенас средние значения.

В этом подходе не надо знать характер взаимодействия частиц и точныеуравнения их движения. Статистическими методами можно описывать изменениями состояниясистемы посредством введения кинетических уравнений изменения функции распределения.Гидродинамический подход описывает изменение состояния системы путём определения изменения средних значений и т.д.Наиболее общим является термодинамический метод, который заключается в описанииповедения систем с помощью основных постулатов (законов), называемых началами термодинамики. Их справедливость подтверждается опытным путём.Термодинамическая система – система, описываемая с позиций термодинамики.

Термодинамика описывает макроскопические движения (изменение состояний) систем с помощьюпараметров, которые принято (весьма условно) разделять на внутренние и внешние. Обычно вбольшинстве задач достаточно задать три параметра (координат состояния).Равновесным (состоянием термодинамического равновесия) называется такое состояние,в котором отсутствуют любые потоки (энергии, вещества и т.д.), а макроскопические параметры являются установившимися и не изменяются во времени.Теплопередача – передача энергии от одного тела к другому без переноса вещества и совершения механической работы.Нулевое начало термодинамики.

Изолированная термодинамическая система, предоставленнаясебе самой, стремится к состоянию термодинамического равновесия и после его достижения неможет самопроизвольно из него выйти. Такой процесс перехода в равновесное состояние называется релаксацией. Время, в течение которого система приходит в равновесное состояние, называется временем релаксации.Если две термодинамические системы, имеющие тепловой контакт, находятся в состоянии термодинамического равновесия, то и совокупность этих систем находится в термодинамическом равновесии.Если термодинамическая система находится в термодинамическом равновесии с двумядругими системами, то и эти две находятся в термодинамическом равновесии друг с другом.переход из одного термодинамического состояния в другое называется термодинамическимпроцессом.1й курс.

2й семестр. Лекция 102При этом в равновесной термодинамике рассматриваются только квазистатические иликвазиравновесные процессы – бесконечно медленные процессы, состоящие из непрерывно следующих друг за другом равновесных состояний. Реально такие процессы не существуют, однако, при достаточно медленном протекании изменений в системе можно аппроксимировать реальный процесс квазистатическим процессом.Равновесные процессы считаются обратимыми – при изменении параметров состояния впервоначальные окружающие тела тоже переходят в первоначальное состояние.Круговой (или циклический) процесс – это процесс, при котором система возвращается висходное состояние.Внешняя энергия системы связана с движением системы и положением системы в полевнешних сил. Внутренняя энергия системы включает в себя энергию микроскопического движения и взаимодействия частиц термодинамической системы, а также их внутримолекулярнуюи внутриядерную энергии. Внутренняя энергия термодинамической системы определяется сточностью до постоянной величины.Температура – это величина, характеризующая состояние термодинамической системыи зависящая от параметров состояния (например, давления и объема).

Она является однозначной функцией внутренней энергии системы.Свойства температуры.1) Если в системе между телами, находящимися в тепловом контакте теплопередача отсутствует, то эти тела имеют одинаковую температуру и находятся в термодинамическом равновесиидруг с другом.2) Если две равновесные термодинамические системы находятся в тепловом контакте и имеютодинаковую температуру, то вся совокупность находится в равновесии при той же температуре3) Если в теплоизолированной системе, состоящей из двух тел, одно тело находится при меньшей температуре, то теплопередача осуществляется от более нагретого тела к менее нагретомутелу. Этот процесс осуществляется до тех пор, пока не наступит равенство температур и система не придет в состояние термодинамического равновесия.В качестве эталонной температуры выбирают температуру тела, которая зависит от известных параметров.

Для этого вводят понятие реперной точки и температурной шкалы. В настоящее время в качестве реперной точки принята «тройная точка» воды – при давлении 609 Паи температуре 273,16 К вода может одновременно существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. При этом температура плавления льда 273,15 К.Адиабатически изолированная система – система, изменение состояния которой происходит только за счет механических перемещений частей системы или окружающих тел и неможет происходить путем теплообмена с окружающими телами.Изменение состояния адиабатической системы называется адиабатическим процессом, аоболочку, окружающую систему – адиабатической оболочкой.Джоуль в 1843 г. провел опыт, в котором вода нагревалась в результате перемешивания,т.е.

совершения механической работы.При совершении механической работы внешними телами над адиабатической системойменяется внутренняя энергия системы, о чём свидетельствует изменение температурыAВНЕШ = U 2 − U1Первое начало термодинамикиИзменение внутренней энергии системы может быть осуществлено путём совершенияработы и теплопередачей количества теплоты Q:∆U = AВНЕШ + QРабота системы над внешними телами A = − AВНЕШQ = ∆U + A1й курс. 2й семестр.

Лекция 103Первое начало термодинамики: Количество теплоты, переданное системе, идет на изменениевнутренней энергии и на совершение этой системой работы над внешними телами.Физический смысл – это закон сохранения энергии.Для элементарных количествδ Q = dU + δ A .Так как внутренняя энергия – это однозначная функция состояния, то dU - полный дифференциал. Например, в результате кругового процесса ∆U = ∫ dU = 0 . Но количество теплоты и работа не являются функциями состояния системы, поэтому вообще говоря∫ δ Q = ∫ δ A ≠ 0 , сле-довательно, для них выбирается другое обозначение.Работа газа против внешних телδ A = F ⋅ dr ⋅ cos α .С учетом выражения F = p ⋅ S и изменения объема dV = S ⋅ dr ⋅ cos αδ A = p ⋅ S ⋅ dr ⋅ cos α = p ⋅ dV .При конечных изменениях объемаA = ∫ pdV∆VЗамечание. Первое начало термодинамики запрещает создание вечных двигателей первого рода- бесконечно совершающих работу без подвода внешней энергии.

Действительно, если Q=0, тоA= −∆U. Система совершает работу за счет уменьшения внутренней энергии. В конце концов,вся внутренняя энергия будет исчерпана и двигатель остановится..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций