8.Работа при изотермических и адиабатных процессах

Работа зависит от пути, а не от начального и конечного положения поршня, т.е. работа не является функцией состояния. бА=hdV, pV=RT, v=1моль, бA=RTdV/V, A=∫RT/V*dV, A=RTln(V2/V1).

Адиабатический процесс — термодина-мический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии.

При адиабатическом процессе dQ=0,

dA = - dU. Следовательно,

p•dV = - (m/µ)Cv•dT

ɤ= Ср/Сv, где ɤ-показатель адиабаты

pV^ɤ=const –уравнение адиабаты, то T=V^(ɤ-2)=const и Tp^((1-ɤ)/ɤ)= const

dA=pdV, p=(p1V1^ɤ)/V^ɤ V1→V2

A=R(T1-T2)/ɤ-1 (если 1 моль вещества)

A=(m/µ)*((R(T1-T2))/(ɤ-1)

9. Второе начало термодинмики: не существует такого процесса, единственным результатом которого было бы охлаждение одного тела и совершение механической работы. Нельзя превратить теплоту в работу целиком. η=(Q1-Q2)/Q1.

Q1-от горячего Q2-от холодного

Кельвин: невозможно создать периодически действующую машину, единственным результатом которой было бы совершение работы за счёт тепла, полученного от нагревателя. Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Планк: невозможно создать периодически действующую машину, единственным результатом которой было бы поднятие груза за счёт уменьшения внутренней энергии нагревателя.

Клаузис: невозможен процесс передачи тепла от более холодного тела к более горячему без изменений в окружающей природе. «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии).

10. Цикл карно.

Тепловые машины могут иметь разную конструкцию. Это может быть паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель. Любой тепловой двигатель работает по замкнутому циклу и имеет нагреватель, рабочее тело двигателя и холодильник. В процессе работы теплового двигателя рабочее тело двигателя получает от нагревателя количество теплоты Q1, совершает работу A и передает холодильнику количество теплоты Q2<Q1. Для замкнутого цикла изменение внутренней энергии равно нулю (∆U=0). Следовательно, согласно I началу термодинамики, работа, совершаемая двигателем, равна A=Q1-Q2 Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя η=Q1-Q2/Q1 КПД тепловой машины всегда меньше единицы η=1-Q2/Q1 Следовательно, невозможно всю теплоту превратить в работу. Ученые всегда стремились повысить КПД. В первой половине XIX в. французский ученый Сади Карно показал, что максимально возможное значение КПД тепловой машины равно ηmax=T1-T2/T1=1-T2/T1, где T1 - температура нагревателя, T2 - температура холодильника. Из сравнения уравнений и следует, что ηmax ≥ η или 1-T2/T1≥1Q2/Q1. Отсюда Q2/T2≥Q1/T1 На основании этого неравенства можно прийти к понятию энтропия и второму началу термодинамики. Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному значению - важнейшая техническая задача. Однако, все тепловые двигатели выделяют большое количество теплоты, что называется тепловым загрязнением, и выбрасывают в атмосферу вредные для растений и животных химические соединения.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая невозможность перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.

Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи тепла всегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны.

Теорема Карно-Клаузиуса: коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей обратимо по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела машины, а лишь от температуры нагревателя и температуры холодильника.

12. Энтропия- мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.

, ,

где dS — приращение энтропии; δQ — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса.

Принцип возрастания Энтропии

Энтропия изолированной системы может только возрастать либо по достижении максимального значения оставаться постоянной

dS больше 0.

Энтропия ИГ

S=Cv lnT+RlnV+const

При адиабатном процессе dQ=0, dS=0 или S=const