Вопрос 38. (Термодинамические процессы)

Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров.

Тепловой процесс (термодинамический процесс) — изменение макроскопического состояния термодинамической системы.

Система, в которой идёт тепловой процесс, называется рабочим телом.

Тепловые процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесным называется процесс, при котором все состояния, через которые проходит система, являются равновесными состояниями.

Тепловые процессы можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.

Можно выделить несколько простых, но широко распространённых на практике, тепловых процессов:

Адиабатный процесс — происходящий без теплообмена с окружающей средой;

Изохорный процесс — происходящий при постоянном объёме;

Изобарный процесс — происходящий при постоянном давлении;

Изотермический процесс — происходящий при постоянной температуре;

Изоэнтропийный процесс — происходящий при постоянной энтропии;

Изоэнтальпийный процесс — происходящий при постоянной энтальпии;

Политропный процесс — происходящий при постоянной теплоёмкости;

В технике важны круговые процессы (циклы), то есть повторяющиеся процессы, например, цикл Карно, цикл Ренкина.

Теория тепловых процессов применяется для проектирования двигателей, холодильных установок, в химической промышленности, в метеорологии.

Вопрос 39. (Термодинамические параметры)

Совокупность физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы.

Термодинамическими величинами называют физические величины, применяемые при описании состояний и процессов в термодинамических системах.

Термодинамика рассматривает эти величины как некоторые макроскопические параметры и функции, присущие системе, но не связанные с её микроскопическим устройством. Вопросы микроскопического устройства изучает статистическая физика.

Функции состояния

Функции состояния зависят только от текущего состояния системы и не зависят от пути, по которому система пришла в это состояние.

Функции состояния в термодинамике включают:

температуру,

давление,

объём,

энтропию,

а также термодинамические потенциалы.

В зависимости от выбранной модели некоторые из этих величин, строго говоря, могут быть не функциями, а независимыми переменными.

Эти величины не являются независимыми. Связь между термодинамическими параметрами для конкретной системы называется уравнением состояния.

В случае, если известно каноническое уравнение состояния, задание любой пары параметров из следующих:

энтропия и объём,

энтропия и давление,

температура и объём,

температура и давление,

позволяет вычислить остальные два параметра.

Функции процесса

Функции процесса зависят не только от текущего состояния системы, но также и от пути, по которому система пришла в данное состояние.

Функции процесса в термодинамике включают:

количество теплоты и термодинамическую работу.

Вопрос 40. (Идеальны газ и его з-ны)

Идеальный газ –модель, согласно которой: 1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда; 2) между молекулами газа отсуствуют силы взаимодействия; 3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Модель идеального наза можно использовать при изучении реальных газов, так как она в условиях, близких к нормальным, а также при низких давлениях и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу, кроме того внеся поправки, учитывающие собственный объем молекул газа и действующие молекулярные силы, можно перейтик теории реальных газов.

Модель широко применяется для решения задач термодинамики газов и задач аэрогазодинамики. Например, воздух при атмосферном давлении и комнатной температуре с большой точностью описывается данной моделью. В случае экстремальных температур или давленийтребуется применение более точной модели.

З -н Бойля-Мариотта Для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная: pV=const, при T=const; m=const. кривая зависимости q от V при постоянной температуре называется изотермой. Изотермы – гиперболы, расположенные на графике, тем выше, чем выше температура происходящего процесса.

З-н Авагадро Моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковые объемы. При нормальных условиях этот объем

З-н Дальтона Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов:

З-н Гей-Люссака 1) Объем данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой , при p=const; m=const 2) Давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с температурой: , при V=const; m=const.

41вопрос. (Уравнение состояния идеального газа)

Ур-е Клапейрона. Клапейрон вывел ур-е состояния идеального газа, объединив з-ны Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Согласно этим законам для изотермического и изохорного процессов, . Исключив p1’, получим .

pV/T=B=const – ур-е Клапейрона, где B – постоянная, различная для разных газов.

Ур-е Клапейрона-Менделеева Менделеев объеденил ур-е Клапейрона с законом Авагадро, отнеся ур-е pV/T=B к 1 моль, использовав объем Vм. Согласно з-ну Авагадро, при одинаковых p и T моли всех газов занимают одинаковый молярный объем Vm и постоянная будет одинакова для всех газов: pVm=RT – ур-е Клапейрона-Менделеева R=8,31 Дж/моль*К

Ур-е Клапейрона-Менделеева для массы m газа ,где v=m/M – кол-во вещ-ва, M – молярная масса

Ур-е состояния (p=nkT) Введя постоянную Больцмана , можно записать: , где - концентрация молекул