40. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая телом при изменении объема.

Первый закон термодинамики: Количество теплоты Q, сообщенное термодинамической системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой механической работыА.

Работа в термодинамике: находящийся в сосуде газ оказывает на поршень площадью S давление p=F/S, под действием которого поршень перемещается на расстояние l, изменяя объём газа на и совершая работуили

-Изотермический процесс (T=const). Изотермический процесс описывается законом Бойля - Мариотта: PV=const.

Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу, расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температур, при которой происходил процесс.

Работа изотермического расширения газа: .

-Изобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси V. При изобарном процессе работа газа при расширении объема от V₁ до V₂ равна .

- Изохорный процесс (V=const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси ординат. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т.е .

41. Температура. Уравнение состояния идеального газа.

Если несколько соприкасающихся тел находятся в тепловом равновесии, то этим телам приписывают одинаковую температуру.

Если при установлении теплового контакта между телами, одно тело передает другому энергию посредством энергопередачи, то первому телу приписывают большую температуру чем второму.

Ряд свойств тел зависит от температуры, соответственно любое из этих свойств может быть выбрано для полного определения температуры.

Идеальный газ - потенциальная энергия взаимодействия, между молекулами которого равна нулю.

Уравнение состояния идеального газа: ,p,V,T – три параметра, которые используют для описания идеального газа. М - молярная масса, р - давление, V - объем, Т – абсолютная температура.

42. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.

Идеальный газ - потенциальная энергия взаимодействия, между молекулами которого равна нулю.

Опыты показывают, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры.

Отсутствие зависимости внутренней энергии идеального газа от V указывает на то, что молекулы идеального газа большую часть времени не взаимодействуют друг с другом, т.е. подавляющую часть времени молекулы находятся в свободном полете.

Теплоемкостью какого-либо тела называется величина равная количеству тепла, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1К. Теплоемкость бывает 2-х видов:

1. Удельная теплоемкость (величина, равная количеству тепла, которое нужно сообщить телу, чтобы нагреть 1 кг на 1 К).

2. Молярная теплоемкость (количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 моля вещества на 1 К).

Все теплоемкости зависят от условий, при которых происходит нагревание тела.

43. Уравнение адиабаты идеального газа.

Адиабатным называют процесс, происходящий без теплообмена с внешней средой.

Уравнение адиабаты в координатах ТV:

уравнение Пуассона. - показатель адиабаты.

44.Пполитропические процессы.

Политропическим называется процесс, при котором теплоемкость тела остается постоянной.

Уравнение политропы идеального газа для случая :

Уравнение политропы идеального газа для случая:

Если изобарный.

Если изотермический.

Если адиабатный

Если изохорный.

45. Ван-дер-ваальсовский газ.

Уравнение Ван-дер-Ваальса: где-молярный объем,р – давление оказывающее на газ из вне, а,b – константы, имеющие для разных газов различные значения.

Внутренняя энергия В-д-В должна включать в себя кроме кинетической энергии молекул так же энергию взаимодействия между молекулами:

Для одного моля:

Для газа произвольной массы:

46. Давление газа на стенку сосуда. Средняя энергия молекул.

Давление, создаваемое на дно и стенки сосуда столбом жидкости или газа можно посчитать по формуле: , где- плотность жидкости или газа,h – высота столба жидкости или газа, g – ускорение свободного падения.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы: гдеk – постоянная Больцмана.

Средняя полная кинетическая энергия молекулы: гдеi – число степеней свободы молекулы.

47. Распределение Максвелла.

Распределение Максвелла:

или

Кроме полученного выше распределения Максвелла часто при проведении расчетов используется распределение по абсолютным значениям скоростей молекул газа. Для получения этого распределения запишем в общем виде вероятность того, что значения проекций скорости лежат внутри элементарного объема пространства скоростей: :

Учитывая то, что эта вероятность зависит только от величины скорости и не зависит от её направления в пространстве, элементарный объем можно считать имеющим форму шарового слоя со средним радиусомv и толщиной dv. Указанная возможность связана с тем, что в любой точке на поверхности сферы, центр которой совпадает с началом координат пространства скоростей, значения скорости , а следовательно и функции, одинаковые. Считая шаровой слой тонким, и записывая его элементарный объем в виде:, выражение может быть представлено в форме. Функция или называется функциейраспределения Максвелла по абсолютным значениям скоростей, и она показывает вероятность того, что величина скорости имеет значения от до.