9. Почему кпд идеального цикла Карно меньше единицы? Как обычно повышают кпд реальных тепловых машин?

КПД цикла Карно, произведенного с идеальным газом, определяется только температурами T1 (горячего) и T2 (холодного) источников тепла. При этом КПД тем больше, чем больше разность между T1 и T2. КПД цикла Карно равен 1 в двух практически недостижимых случаях: когда Т1=∞ или, когда T2 =0 . Если КПД цикла равен единице, то из выражения Ŋ=(Qн-Qх)/Qн следует, что Qх=0 , т. е. все тепло Qн, полученное от горячего источника, преобразуется в работу, что запрещено вторым началом термодинамики. Следовательно, КПД никакого цикла, в том числе и цикла Карно, не может быть равен единице.

Повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания.

10. Приведите термодинамическое и статистическое определения энтропии s.

В статистической физике - мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

S=k*lnW,где W-статистич.вес сост., k = 1,38 · 10−23 Дж/К.

Рассм. N частиц, кот.хаотически двигаются в ящике. Разделим ящик на 2 половины. Макросост определяется числом частиц n в левой половине ящика. Всего возможно N+1 различных макросост (0,1,2…).

Термодинамическая энтропия — функция состояния термодинамической системы.

Изменение энтропии термодинамической системы при обратимом процессе определяется как отношение изменения общего количества тепла ΔQ к величине абсолютной температуры T: ∆S=∆Q/T.

11.10/04/06 КсЕвопр4

Дайте математическую формулировку II начала термодинамики через энтропию S. Для каких систем справедливо II начало? Когда энтропия достигает максимума?

2 начало: Энтропия изолированной системы не может уменьшаться.

Начало справедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций (случайные отклонения от среднего значения физических величин) препятствует точному его выполнению, однако вероятность значительного нарушения крайне мала

максимальное значение достигается в состоянии равновесия.

12.Дайте определение состояния равновесия термодинамической системы.

Состояние, при котором все термодинамические параметры имеют постоянное значение (давление, температура, объем), называется равновесным.

13.Дайте определение обратимых и необратимых процессов.

Обратимый – процесс перехода термодинамической системы, допускающей возможность возвращения в исходное состояние через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе

Необратимый – процесс, который может самопроизвольно протекать только в 1 направлении.

14. Приведите несколько примеров обратимых и необратимых процессов.

Примерами обратимых процессов являются: цикл Карно для идеального газа, колебания идеального маятника (без потерь энергии за счет трения). В них при проведении процесса в прямом и обратном направлении система проходит одни и те же состояния и изменение энтропии равно нулю. Примерами необратимых процессов могут быть: расширение газа; диффузия, теплопередача . Все эти процессы могут проходить самопроизвольно только в одном направлении, в результате которых энтропия возрастает.

15. Чем объяснить необратимость реальных природных процессов?

При тепловом контакте двух тел с разными температурами тепловой поток всегда направлен от более теплого тела к более холодному. Никогда не наблюдается самопроизвольный процесс передачи тепла от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Следовательно, процесс теплообмена при конечной разности температур является необратимым.

16.Для каких систем необходим переход от динамического описания к статистическому? Чем это вызвано? В чем смысл статистического описания?

В основу классификации динамического и статистического описания положим свойство воспроизводимости движения по заданным начальным условиям. Тогда, по определению, к динамическим относятся воспроизводимые, а к статическим - не воспроизводимые по начальным данным движения в нелинейных диссипативных системах.

17. Дайте определение вероятности и плотности вероятности какого-либо события. Как связана плотность вероятности с вероятностью какого-либо события?

Вероятность события количественно характеризует возможность (шанс) осуществления этого события в ходе случайного эксперимента.

Пло́тность вероя́тности — один из способов задания вероятностной меры на евклидовом пространстве Rⁿ

18.Что такое функция распределения? Каков ее физический смысл?

Функция распределения(плотность вероятности). Cмысл: ее значение в той или иной точке х определяет вероятность dP того, что измеренное значение случайной величины х попадет в малый интервал [х;х+∆х]: dP=p(x)dp.

19.Как определяется состояние системы в статистической физике? Каковы особенности описания состояния в статистических теориях?

В стат мех состояние сист определ не положениями и импульсами частиц, а вероятностями того, что та или иная частица имеет коорд. и импульсы в определенном диапазоне возможных значений.

В статич мех состояние сист определ вероятностью того, что значения коорд и скоростей всех частиц системы лежат внутри определ интервала. Вероятность данного события это отношение числа случаев с «+» исходом к полному числу испытаний, при условии что это число оч велико. В стат физ состоян сист из N частиц задается ф-цией распределения. Она имеет смысл плотности вероятности обнаружить координ и скорости N частиц сист в определ интервалах значений. В динамике состояние задается однозначно, а в статистике вероятностью. Но и в динам и в стат существует однозначная связь состояний.