19. Макроскоп сист. Термодинам. Равновесие и т.Д.

Системой наз конечн обл пр-ва с находящ в ней физ объектами исслед.Макроскопич сист – сист, состоящ из огромн числа ч-ц –молек, ат или ионов. Такой макроскопич сист может быть отдел тело. Все тела, не входящ в рассматр сист, но могущие влиять на ее св-ва наз средой. Если, наприм, сист явл газ, заключ в цилиндр с поршнем, то цилиндр и поршень в сист не входят, но св-ва сист (объем) завис от полож поршня.

Для опис повед и св-в макроскоп сист польз непосредств измер велич, кот хар-ют сист в целом и ее отнош к окруж среде, но не имеют смысла в примен к отдельн частицам. К макроскопич параметр сост сист относятся Р, Т, V,  и т.п. Сост сист, задан с пом макропарам, хар-щих повед сист в целом, наз макросост.

Всякая макроскопич сист, изолир от внеш среды, всегда самопроизв переходит в сост термодинам равновес, кот хар-ся тем, что всякие макроскоп изменен в сист прекращ и кажд параметр, хар-щий то или иное макроскопич св-во сист, имеет постоян во врем знач. Сист, перешедш в сост термодинам равновес, самопроиз никогда из него не может выйти. Для наруш равновес необход внеш воздейств. Процесс перехода сист в сост термодинам равнов наз релаксацией, а время, нуж на это, наз вр релаксации (для разн проц в разн сист различно).

Термодинам равнов статистич. О нем можно гов только в случ, когда число ч-ц, составл сист, очень велико. Парам сост сист при равнов не остаются постоян, а испыт небольш колеб ок своих равновес знач.

Сост термодинам равнов явл наибол прост сост макроскопич сист. В этом сост повед сист опис небол числом макроскоп парам (2-мя из 3-х велич Р, Т, V).

Всяк проц, т.е. переход сист из 1-го сост в др, связан с наруш равновес в сист. При этом наруш равновес тем значит, чем быстр происхт проц.

Проц, сост из непрерывн послед-ти равновес сост, наз равновесн или квазистатич проц. Равновесн может быть только достат медл проц, поэтому равновес проц явл абстракцией. Практич близк к равновес явл такие проц, при кот скор измен парам сист гораздо меньше скор измен тех же парам при релаксации. Равновес проц может быть изображ на граф Р-V или Т- V соответств кривой. Неравновес проц не может быть изображ графич.

Равновесн проц в отлич от неравновес облад одной важн особ: они явл проц обратим, а неравновес проц всегда необратимы.

Обратим проц - проц, кот может быть проведен в обратн направл так, чтобы сист прошла ч-з те же промежут сост, что и в прям направл, но в обрат посл-ти, и чтобы при этом в окруж сист среде не произошло никаких измен.

В ином случ проц необратим.

Обратим проц в отлич от необратим облад след св-вом: если при прям ходе на каком-то элементарн уч-ке проц сист получ тепло Q и соверш раб dА, то при обратн ходе на том же уч-ке сист отдает тепло Q=-Q и над ней соверш раб dА=-dА.

20. Газ законы. Ур-е сост идеал газа.

В люб из равновес сост парам Р, Т и V термодинам сист закономер связ друг с др, так что измен одного из них влечет за собой измен др. Функциональная связь между давл, объемом и температ f (P,V,N) = 0 (1)

наз Ур-ем сост вещ-ва. Если решить (1) относит к-л из парам, наприм, Р, то ур-е сост примет вид Р = Р(V, Т). (2)

Для жидк и тв тел хар-р зависимости Р = Р(V, Т) крайне индивид. Иначе обстоит дело в случ разреж газов. Все достат разреж газы подчин одному и тому же ур-ю сост – ур-ю Клап-Менд, кот может быть установл, как на основе известн опытных газ зак Бойля-Мариотта (РV = const для дан массы газа), Гей-Люсака [V_t = V₀ (1 + t) для постоян массы и давл газа] и Авогадро (при одинак Т и Р в равн объемах люб газа содерж одинак число молек), так и на основе молек-кинетич теории строен вещ-ва. Это ур-е имеет вид PV = MRT/ (3)

или P = MRT/V =  RT/, где М – масса газа,  - моляр масса, R – газ постоян, R=8,31 Дж/мольК,  - плотн газа.

Отнош Z = М/ - число молей газа. Тогда PV = ZRT (4)

В случ газ смеси велич Z в ур-и (4) равна полн числу молей всех газов, входящ в смесь Z = Z₁ + Z₂ +….+ Z_n = М₁/₁ + М₂/₂ + …+ М_n /_n (5) где М₁, М₂, …,М_n – массы отдельн газов, а ₁ , ₂ , … _n – моляр массы этих газов.

Реал газы подчин Ур-ю Клап-Менд лишь приближ – при достат низ давл и выс темпер. При больш же Р и низ Т у всех газов наблюд отклон от этого Ур-я. Газ, кот вполне точно подчин ур-ю Клап-Менд, в термодин наз идеал газом. Такого газа в действ-ти нет, он явл некот абстракцией, но св-ва всех реал газов приближ к св-вам идеал газа при мал давл. Люб газ в пределе при Р0 неотличим от идеал. Больш-во газов уже при атм давл и комн Т близки к идеал.

Обознач массу 1 молек ч-з m, будем иметь М = mN и  = mN_А, где N – общ число молек газа, а N_А – чис Авогадро.

PV = NRT/N_A, но отнош k = R/N_A =1,3810^-23 Дж/К - постоян Больцмана. Тогда PV = NkT (6)

Это ур-е сост справедл для всех газов, т.к. оно соверш не завис от хим прир газа. Р = NkT/V , но N/V = n – число молек в ед объема газа, тогда P = nkT (7) т.е. давл газа завис только от его температ и чис молек в ед объема газа.