37.Первое начало термодинамики

Первый закон термодинамики- закон сохранения энергии для идеального газа. При его применении необходимо учит внутр энергию газа как сумму кинет и потенц энергии молекул. По потенц Е=0 1й з-н термодинамики опред-ся :Q= (дельта) U+A где (дельта) U- изменение внутр-й энергии, А- работа соверш-я газом против внешней силы, Q- теплота.Если система работает не равномерно, то:

dQ= dU+dA Если А совер-ся над системой, то система приобретает опред кол-во температуры и значение Q и А отрицательны и наоборот, если газ совершает работу против внешних сил , то и тепло будет положительным.

При увеличении внутр Е (дельта) U>0 при уменьшении (дельта) U<0

39. Адиабатический процесс

— термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии. Серьёзное исследование адиабатических процессов началось с XVIII века[1].Адиабатический процесс является частным случаем политропного процесса. Адиабатические процессы обратимы, если их проводить достаточно медленно (квазистатически). В общем случае адиабатический процесс необратим. Некоторые авторы (в частности, Л. Д. Ландау) называли адиабатическими только квазистатические адиабатические процессы[2].Адиабатический процесс для идеального газа описывается уравнением Пуассона. Линия, изображающая адиабатный процесс на какой-либо термодинамической диаграмме, называется адиабатой. Существует ряд явлений природы, которые могут считаться адиабатическим процессом, кроме того, он получил применение в технике. Основное уравнение термодинамики для адиабатического процессаДля адиабатического процесса первое начало термодинамики в силу отсутствия теплообмена (ΔQ = 0) системы со средой имеет вид[4][5], где: — изменение внутренней энергии тела, — работа, совершаемая системо — теплота, полученная системойОсновное уравнение термодинамики применительно к адиабатическому процессу записывается в дифференциалах как где — дифференциальное выражение для работы, ai — внешние параметры, Ai — соответствующие им внутренние параметры.

Энтропия системы в обратимом адиабатическом процессе не меняется[6]:.

40.Понятие об энтропии. Второе начало термодинамики. Согласно 1-му закону термодинамики полная Е системы остаётся неизменной. 2В превращённой Е идёт целиком в механич. Однако теплоту можно превратить в работу, при усл, что это теплота обратно перейдёт из 1 состояния в др. Согласно 1-го закона , устройства, кот получало бы тепловую Е от нагревателя и производило бы равные кол-во механ Е наз бы двигательным. Как установлено в 1-м законе все естественные процессы протек с рассеиванием части Е, кот уходит безвозвратно из системы газа. Эту Е уже нельзя обратно вернуть полностью в эту систему. Часть Е, кот нельзя превратить в работу в данной системе, явл-я мерой рассеянной Е и наз энтропией. или мера рассеивания энергии. S= Q/ T; Где S — приращение энтропии; Q — минимальная теплота подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса. Энтропия-параметр состояния. Чем > потеряно Е, тем < её осталось в системе. Системы занимает более устойчивое состояние при большей потере энергии. В силу того, что естественные процессы, протек в сторону потери Е, то мера рассеивания Е растёт. (S₁-начал, S₂- конечн). S₂-S₁=(дельта)S-разность энтропии.

(дельта)S≥0 - 2 закон термодинамики. Изменение энтропии (дельта)S=S₂-S₁ всегда >0, т.е. энтропия растёт, или же=0 при, что оч медл процесс явл обратимым. Все реальные реакции (тепловые, мех и др) носят необратимый характер, образ энтропия как мера рассеивания энергии возрастает. 2 закон термодинамики определяет – естественные процессы протекают в сторону увелич меры рассеивания Е, т.е. энтропии. В изолированной системе при всех реальных процессах энтропия возрастает или невозможен процесс единственным результатом кот явл превращение в работу теплоты, взятой от нагревателя.

dQ=dU+dA – 1-й з. термодинамики

dQ=TdS – 2-й з. термодинамики

dU+dA=TdS – связанная энергия.

Т.о. внутренняя Е системы сост из 2 частей:

-свободный Е, кот не превращ в др виды Е

-связанной Е, кот превращ в др виды Е.

Энтропия замкнутой системы не может уменьшаться и она характ вероятность, с кот устанавлив то или иное состояние. Энтропия – это TdS, явл-ся фактически мерой хоатиичности. Формула Больцмана:

Энтропия есть: (ф)

Где - энтропия, - вероятность термодинамического сост, k- постоянная Больцмана.

Изменение энтропии: при перех из сост 1, кот отвечает состояние W₁ , 2-му - W₂. Изменяется от S₁ до S₂, то

(дельта)S=S₂-S₁=k ln . Необратимые процессы протекают самопроизв до тех пор, пока система не достигнет состояния, кот отвеч наиб вероятность. Энтропия при этом достигнет максим. 2. В – полные перемешиван 2-ух газов в диффузии, и т.д.

41. Молекулы газа, находясь в хаотическом движения, непрерывно сталкиваются друг с другом. Между двумя последовательными столкновениями молекулы проходят некоторый путь l, называемым длиной свободного пробега. В общем случае длина пути между последовательными столкновениями различна, но так как мы имеем дело с очень большим числом молекул и они находятся в беспорядочном движении, то можно говорить о средней длине свободного пробега молекул. Минимальное расстояние, на которое сближаются при столкновении центры двух молекул, называется эффективным диаметром молекулы.

42. Диффузия — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) — процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В некоторых ситуациях одно из веществ уже имеет выравненную концентрацию и говорят о диффузии одного вещества в другом. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (против градиента концентрации)Примером диффузии может служить перемешивание газов (например, распространение запахов) или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: атомы соприкасающихся металлов перемешиваются на границе соприкосновения. Важную роль диффузия частиц играет в физике плазмы.

Обычно под диффузией понимают процессы, сопровождающиеся переносом материи, однако иногда диффузионными называют также другие процессы переноса: теплопроводность, вязкое трение и т. п.

43. Теплопрово́дность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 К. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

44. Электростатический потенциа́л— скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля. Единицей измерения потенциала является, таким образом, единица измерения работы, деленная на единицу измерения заряда .

45. Вещество или материальное тело, в котором имеются заряды, способные переносить электрический ток, называется проводником. В металлах переносчиками тока служат свободные (т.е. не привязанные к атомам) электроны, в электролитах — ионы, в плазме — и электроны, и ионы. Для электростатических явлений поле внутри проводника равно нулю:

E→in ≡ 0 .

Механизм исчезновения электрического поля в проводниках связан со смещением свободных зарядов ровно настолько, чтобы как раз компенсировать внешнее электрическое поле, если таковое имеется. При изменении внешнего поля свободные заряды в проводнике перераспределяются, а в момент перераспределения в проводнике течет ток.

46 Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками

Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.