- •1.Предмет и задачи тд. Модели тд.
- •2.Модели тд. Объяснение агрегатных состояний вещества.
- •3.Методы тд.
- •4.Исходные понятия тд.
- •5.Постулаты термодинамики.
- •6.Начала тд.
- •7.Термическое и калорическое уравнения состояния. Термическое уравнение состояние идеального газа.
- •8.Внутренняя энергия идеального газа. Калорическое уравнение состояние идеального газа.
- •9.I начало термодинамики.
- •I начало тд обобщает закон сохранения энергии для тд процессов: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы.
- •10.Теплоемкость.
- •11.Теплоемкость идеального газа.
- •12. 13.Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Число степеней свободы молекул. Число степеней свободы молекул. Выражение для внутренней энергии идеального газа.
- •14.Изохорический процесс: уравнение, график в pv, pt, vt координатах.
- •15.I начало термодинамики в изохорическом процессе.
- •16.Изобарический процесс: уравнение, график в pv, pt, vt координатах.
- •17. I начало термодинамики в изобарическом процессе.
- •18.Изотермический процесс: уравнение, график в pv, pt, vt координатах.
- •19.I начало термодинамики в изотермическом процессе.
- •20.Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты. График адиабаты.
- •21.I начало термодинамики в адиабатическом процессе.
- •22.Политропный процесс. Уравнение политропы, показатель политропы, график политропы.
- •23.I начало термодинамики в политропном процессе.
- •24.Изопроцессы как предельные случаи политропного процесса.
- •25.Обратимые и циклические процессы.
- •26. Тепловые машины. Эффективность работы тепловой машины.
- •27.Холодильные машины. Эффективность работы холодильной машины.
- •28.29.Цикл Карно. К.П.Д. Цикла Карно. Идеальная тепловая машина Карно.
- •30. I Теорема Карно.
- •31.II теорема Карно. Реальные тепловые машины.
- •32.II начало термодинамики в формулировках Кельвина и Клаузиуса.
- •33.Тождество Клаузиуса, неравенство Клаузиуса.
- •34. Понятие энтропии. Свойства энтропии. Размерность.
- •35.Энтропия в обратимых и необратимых процессах.
- •36. Энтропия идеального газа.
- •37.III начало тд. Следствия III начала тд.
- •38.Энтальпия.
- •39.Свободная энергия идеального газа.
- •40.Метод тд потенциалов.
- •С 41 по 46 не разделила!смотреть тут(то что красным)!!!:
- •48.Условия равновесия и устойчивости системы в термостате при постоянном объеме.
- •49.Условия равновесия и устойчивости системы в термостате при постоянном внешнем давлении.
- •50.Условия равновесия и устойчивости системы при постоянных энтропии и давлении.
- •51. Условия равновесия и устойчивости системы при постоянных энтропии и объеме.
- •52.Условия равновесия и устойчивости системы с переменным числом частиц в термостате, при постоянных химическом потенциале и объеме.
- •53. Условия равновесия и устойчивости двухфазной однокомпонентной изолированной системы.
- •54.Принцип Ле Шателье-Брауна. Примеры проявления принципа Ле Шателье-Брауна.
- •55.Начала статистической физики: исходные понятия теории вероятности.
- •56.Начала статистической физики: макро- и микросостояния, статистический ансамбль, микроканонический ансамбль, постулат равновероятности.
- •57.Начала статистической физики: эргодическая гипотеза, статистический вес, статистическое толкование энтропии.
- •58.Начала статистической физики: флуктуации.
- •65.Характерные скорости распределения Максвелла: средняя квадратичная скорость.
- •66.Характерные скорости распределения Максвелла: наиболее вероятная скорость.
- •67. Подсчет числа молекул скорости, которых лежат в заданном диапазоне.
- •68.Экспериментальная проверка закона распределения.
- •69.Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.
- •70.Вывод уравнения состояния. Закон Дальтона. Закон Авогадро.
- •71.72.( Не разделены!)Распределение Больцмана. (72)Барометрическая формула.
- •73.Экспериментальное определение постоянной Авогадро.
- •74.Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.
- •75.Расхождение теории теплоемкости идеального газа с экспериментом.
- •76.Статистика Ферми-Дирака (подсчет числа микросостояний, функция распределения).
- •77.Статистика Бозе-Эйнштейна (подсчет числа микросостояний, функция распределения).
- •78.Длина свободного пробега.
- •79.Частота столкновений в единицу времени, понятие физического вакуума.
- •80.Явления переноса: теплопроводность.
- •81.Явления переноса: диффузия.
- •82.Явления переноса: вязкое трение.
- •83.Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения переноса параметра .
- •84.Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента диффузии.
- •85.Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента теплопроводности.
- •86.Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента вязкости.
- •87.Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия.
- •88.Вывод уравнения Ван-дер-Ваальса.
- •89.Изотермы Ван-дер-Ваальса.
- •Часть 7—6 — отвечает газообразному состоянию;
- •Часть 2—1 — жидкому;
- •Часть 6—2, — горизонтальный участок, соответствующий равновесию жидкой и газообразной фаз вещества.
- •90.Фазовые переходы. Уравнения Клайперона-Клаузиуса.
- •91.Поверхностное натяжение в жидкостях.
- •92.Смачивание
- •93.Капиллярные явления. Формула Лапласса.
- •94.Строение твердых тел. Классификация элементарных ячеек.
- •95.Дефекты кристаллических решеток.
- •96.Температура. Температурные шкалы. Способы измерения.
36. Энтропия идеального газа.
Согласно опpеделению пpиpащение энтpопии pавно пpиведенной теплоте в обpатимом пpоцессе. Рассмотpим два каких-нибудь состояния идеального газа 1 и 2 (pис. 7.8). Чтобы найти пpиpащение энтpопии S2-S1, нужно соединить эти состояния каким-то обpатимым пpоцессом (не важно, каким именно). Удобно соединить эти состояния изотеpмическим и адиабатным пpоцессами, как показано на pисунке 7.8.
На адиабатном участке энтpопия не изменяется. Следовательно,
(7.50)
Для изотеpмического пpоцесса в идеальном газе Q = -A= uRT1lnV3/V1. Тогда с учетом (7.50) находим изменение энтpопии одного моля газа
(7.51)
Свяжем состояния 2 и 3 уpавнением адиабаты:
(7.52)
Тогда фоpмулу (7.51) можно пеpеписать в виде
(7.53)
Следовательно, энтpопия для одного моля газа может быть пpедставлена фоpмулой
(7.54)
Веpнемся тепеpь к пpоизвольной массе газа, содеpжащей молей. Энтpопия аддитивная величина, и поэтому она должна быть пpопоpциональна количеству газа, т.е. числу молей . Под логарифмом должен остаться объем моля газа, pавный V/n . Таким обpазом, энтpопия газа опpеделяется фоpмулой
(7.55)
Упpостим полученную фоpмулу, пpинимая во внимания, что
(7.56)
Таким обpазом, окончательно запишем
(7.57)
В некотоpых случаях фоpмулу (7.57) полезно пpедставить в виде
(7.58)
37.III начало тд. Следствия III начала тд.
III начало ТД: по мере приближения температуры к абсолютному нулю энтропия всякой равновесной системы при изотермических процессах перестает зависеть от каких-либо термодинамических параметров состояния и в пределе принимает одну и туже для всех систем постоянную величину, которую можно положить равной нулю.
или ,где - любой термодинамический параметр.
Постоянство энтропии при согласно III начала ТД означает что изотермический процесс является одновременно и изоэнтропическим, а следовательно, и адиабатическим. Таким образом, по третьему началу ТД нулевая изотерма совпадает с нулевой адиабатой.
Некоторые следствия III начала ТД:
1) Недостижимость абсолютного нуля температуры.
Из третьего начала ТД непосредственно следует недостижимость абсолютного нуля температуры. Действительно, нулевая изотерма совпадает с нулевой изоэнтропой , т.е. с граничным членом семейства . Но охлаждение осуществляется в результате адиабатического процесса, когда система производит работу за счет убыли своей внутренней энергии. Так как адиабаты не пересекаются, то состояние с не может быть достигнуто никаким адиабатическим процессом, поэтому нельзя достигнуть ни в каком конечном процессе и абсолютный нуль температуры, совпадающей с ; к нему можно лишь асимптотически приближаться.
2) Термические коэффициенты обращаются в ноль при .
Термический коэффициент расширения и термический коэффициент давления , как и вообще термодинамические величины и , характеризующие поведение системы при изменении температуры, могут быть получены дифференцированием соответствующих обобщенных сил по температуре, где - соответствующий данной обобщенной силе независимый параметр.
Используя первое начало ТД, нетрудно убедится, что , а так как энтропия перестает зависеть от параметров состояния, то, следовательно, и термические коэффициенты обращаются в ноль.
.
В частном случае если в качестве обобщенной силы выбираем и соответственно, , то при . Принимая в качестве обобщенных сил поверхностное натяжение , ЭДС гальванического элемента и т.д. из формулы получаем, что все эти величины при перестают зависеть от температуры и следовательно, температурный коэффициент поверхностного натяжения температурный коэффициент ЭДС и т.д. должны обращаться в нуль при приближении температуры к абсолютному нулю. (температурный коэффициент поляризации , намагниченности и т.д...). Эти выводы из III начала ТД подтверждаются экспериментально.
3) Вычисление энтропии и поведение теплоемкостей при .
Третье начало ТД упростило вычисление всех термодинамических функций. До установления третьего начала для вычисления энтропии необходимо было знать температурную зависимость теплоемкости и термическое уравнение состояния.
Согласно третьему началу, энтропию можно находить, зная лишь зависимость теплоемкости от температуры и не располагая термическим уравнением состояния, которое для конденсированных тел неизвестно. Действительно из выражений для теплоемкостей , по третьему началу, интегрированием получаем: ,
Важнейшая задача вычисления энтропии сводится к определению лишь температурной зависимости теплоемкости. По третьему началу энтропия при конечна, поэтому интегралы в формулах должны быть сходящимися. Это будет выполняться, если подынтегральные функции на нижнем пределе возрастают медленнее, чем :
поэтому и,следовательно теплоемкости стремятся к нулю быстрее, чем .
5) Вычисление энтропийной и химической постоянных идеальный газов.
Второе начало ТД оставляет открытым вопрос о явном виде энтропийной и химической постоянных идеального газа. Знание этих постоянных необходимо при рассмотрении равновесия в различных системах (химические реакции, испарение и др.). Третье начало может быть косвенно использовано для решения этой задачи, хотя классический идеальный газ и не удовлетворяет третьему началу.
Идея вычисления состоит в том, что рассматривается условие равновесия газа и твердого тела одного и того же вещества (равенство химических потенциалов вещества в обеих фазах), в которое входят выражения энтропии, как газа, так и твердого тела. Энтропия твердого тела определяется формулами , . Для энтропии идеального газа используется выражение . Энтропийная постоянная в уравнении связана с химической постоянной газа. Эти постоянные можно вычислить методами статистической физики.