22. Первое начало термодинамики и его применение к различным процессам. Первое начало термодинамики и его применение к различным процессам.
Первое начало термодинамики – это количество теплоты переданное макросистеме, идёт на приращение её внутренней энергии и на совершение работы.
Теплоёмкость. Уравнение Майера.
Теплоёмкость тела – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры тела на один кельвин:
Удельная теплоёмкость – это количество теплоты, необходимое для повышения на 1 К 1 Кг вещества:
Молярная теплоёмкость – это количество теплоты, необходимое для повышения на 1К 1 моля вещества:
Для идеального газа:
Адиабатный процесс – это процесс, в котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой (быстропротекающие процессы, например, распространение звука в воздухе).
23. Обратимые и необратимые процессы. Понятие Энтропии.
Обратимый термодинамический процесс – это процесс, допускающий возможное возвращение системы в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие – либо изменения. Равновесные процессы – обратимые, так как системы проходит ту же последовательность равновесных состояний.
Необратимый процесс – это процесс, не допускающий возможности возвращения системы в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие – либо изменения. Все реальные процессы неравновесные и необратимые (диффузия, трение, теплообмен).
Энтропия (S) – это функция состояния, дифференциал которого в элементарном обратимом процессе равен отношению бесконечно малого количества теплоты, сообщённого системе в температуре системы.
Свойства энтропии:
функция состояния;
величина аддитивная (энтропия макросистемы равна сумме энтропий её частей);
для замкнутой системы.
Возрастание энтропии при необратимом процессе соответствует переходу системы в состояние с большей вероятностью, которая соответствует большему статистическому весу.
Статистический
вес (
)
– это число микросостояний, характеризующих
макро состояния (микросостояния – это
состояния молекул). Большей вероятности
и большему статистическому весу
соответствует больший хаос (беспорядок)
в системе.
Энтропия – это мера хаотичности и необратимости процесса.
24. Второе и третье начало термодинамики.
Второе начало термодинамики.
Клиузис утверждал: «Невозможен процесс, единственным результатом которого бы был переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому».
Кельвин утверждал: «Невозможен был бы процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу».
Третье начало термодинамики (теорема Нернста).
При приближении температуры системы к абсолютному нулю энтропия системы стремится к нулю.
25. Понятие о тепловых машинах.
Тепловая машина (Т. м.) – это устройство для получения полезной работы за счёт теплоты, выделяющейся при горении топлива.
Любой тепловой двигатель, независимо от его конструкции, имеет следующие составляющие:
нагреватель (топливо);
рабочее тело (газ);
холодильник (атмосфера).
КПД тепловой машины.
Цикл Карно. Теоремы Карно.
Цикл Карно – это равновесный обратимый процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.
Теоремы Карно.
КПД любой тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от устройства машины и рабочего тела, определяется температурой холодильника и температурой нагревателя.
КПД любой тепловой машины, работающей по необратимому циклу меньше КПД цикла Карно (устройство одного и другого двигателей должно быть одинаковым).
Цикл Карно. Теорема Карно.
P V 0 1 2 3 4
2 – 3 (изобарный процесс):
4 – 1 (адиабатный процесс):
