Вопрос 20.

Термодинамический и молекулярно-кинетический (статистический) методы описания cв-в в-ва.

Открытие з-на сохранения энергии способствовало развитию 2 качественно различных, но взаимно дополняющих методах исследования тепловых явлений и cв-в макросистем:

1) термодинамический. В основе лежит термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которых не учит молекулярное строение тел. Основа метода – определение состояния термодинамич системы, представ собой совокуп макроскопических тел, кот вз-вуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами ( внешней средой). Состояние системы задается термодинамич параметрами( парам сист), хар ее cв-ва. Парам: температура, давление и удельный объем.

Температура - физическая величина, характеризующая состояние Ч термодинамического равновесия макроскопической системы. В соот­ветствии с решением XI Генеральной конференции по мерам и весам / {1960 г.) в настоящее время рекомендовано применять только две температурные шкалы термодинамическую и Международную практическую, градуированные соответственно в Кельвинах (К) и гра­дусах Цельсия (°С). Анализ показывает, что О К (абсолютный нуль) недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно

Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия, в котором тела покоятся друг относительно друга, обладая одинаковыми температурами и дав­лением. Достигнув этого состояния, система сама по себе из него не выходит. Значит, все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы.

3. статистический (молекулярно-кинетический). В основе- молекулярная физика. Процессы, изуч молекуляр физикой, явл результатом совокупного действия огромного числа молекул. Поведение громадного числа молекул анализ с помощью статистического метода, кот основан на том, что св-ва макроскопической системы в конечном результате опред cв-вами частиц систем, особенностями их движения.

Общие з-ны термоднамики справедливы для всех в-в, независимо от их внутрен строения. Однако при рсчете различных поцессов с помощью темодинамики многоие физ параметры, например теплоемкости тел, необходимо определять экспериментально. Статистич методы же позволяют на основе данных о строении в-ва определить эти параметры.

Вопрос 21.

Понятие энтропии и з-н ее изменения для изолированных (закрытых) систем.

Поскольку тепловое движение механическое, только не направленное, а хаотическое, о при всех превращениях должен выполняться закон сохранения энергии не толь­ко внешних, но и внутренних движений. В этом заключается каче­ственная формулировка закона сохранения энергии для термодина­мической системы - первое начало термодинамики. Количествен­ная его формулировка: количество теплоты ΔQ, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии ΔU и на совершение те­лом работы ΔA, т. е. ΔQ=ΔU+ΔA

Из первого начала термодинамики следует важный вывод: невоз­можен вечный двигатель первого рода, т. е. такой двигатель, который совершал бы работу "из ничего", без внешнего источника энергии.

Если реализуется какой-либо термодинамический процесс, то обрат­ный процесс, при котором проходятся те же тепловые состояния, но только в обратном направлении, практически невозможен. Другими cловами, термодинамические процессы необратимы.

Утверждение о невозможности получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии, составляет сущ­ность второго начала термодинамики.

Окружающая нас среда обладает значительными запасами тепло­вой энергии. Двигатель, работающий только за счет энергии находя­щихся в тепловом равновесии тел, был бы для практики вечным дви­гателем. Второе начало термодинамики исключает возможность соз­дания такого вечного двигателя второго рода.

Энтропия- функция состояния макросистемы, хар степень беспорядка (хаоса) в ней. Чем больше беспорядка в системе, тем выше ее энтропия. Энтропия системы равна сумме энтропий всех ее частей.

S=k ln Γ- энтропия тела, где Г- статический вес состояния, k-постоянная Больцмана.

Нетрудно убедиться в том, что энтропия сложной системы равна сумме энтропии ее частей.

Закон, определяющий направление тепловых процессов, можно сформулировать как закон возрастания энтропии:

для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает; максимально возможное значение эн­тропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии:

^S больше либо равно 0