- •1.Исторический обзор развития термодинамики и статистической физики.
- •2.Простые модельные системы. Конфигурации. Макросостояние и микросостояние системы. Однородное и неоднородное состояние системы
- •3.Распределение вероятностей для случайной физической величины. Теоремы сложения и умножения вероятностей.
- •4. Понятие вероятности. Статистическая независимость и квадратичная флуктуация
- •5.Равновесное и неравновесное состояния системы. Флуктуации. Необратимость. Энтропия.
- •6.Классическое описание движения механических систем. Канонические уравнения движения гамильтона
- •7.Фазовое пространство. Точка фазового пространства. Объем фазового пространства. Фазовая траектория. Статистический ансамбль.
- •8.Теорема лиувилля. Функция статистического распределения
- •9.10.14 Статистический интеграл. Статистическая сумма. Канонический ансамбль.
- •11. Распределение Максвелла
- •12. Распределение Максвелла-Больцмана
- •13.Микроканонический ансамбль.
- •17. Уравнение состояния идеального газа
- •18. Одноатомный идеальный газ.
- •19. Двухатомный идеальный газ. Вращательная и колебательная степени свободы.
- •20.Классическая теория теплоемкости многоатомного идеального газа.
- •23.25. Квантово-механическое описание систем. У.Ш. Рассчет числа возможных состояний ид.Газа.
- •29.21 Теплоемкость твердых тел. Теория эйнштейна.
- •30. Теплоемкость твердых тел. Теория Дебая.
- •31. Теория флуктуаций
- •32.Термодинамическая система. Равновесные состояния и равновесные процессы. Температура. Нулевое начало.
- •33.Изопроцессы. Работа.
- •35. Теплоемкость газа.
- •36. Круговые процессы. Цикл Карно.
- •38. Процесс джоуля-томсона
- •40. Второе начало термодинамики.
- •41.Энтропия. З-н возраст.Э-пии
- •42. Неравенство клаузиуса. Общие условия термодин-го равновесия и устойчивости однородной системы.
- •43. Третье начало термод. И его следствия
- •44.Системы с переменным количеством вещества. Химический потенциал.
- •45.Равновесие фаз. Фазовые переходы первого рода
- •47. Броуновское движение. Уравнение фоккера-планка
- •48. Фазовые переходы второго рода. Теория ландау
- •51.Явления переноса. Уравнение фурье. Нестационарное уравнение теплопроводности.
- •52. Каноническое распределение и термодин. Функции.
33.Изопроцессы. Работа.
Внутреннюю энергию макросистемы можно изменить, совершив над системой работу А' внешними макроскопическими силами, либо путем теплопередачи.
Совершение работы сопровождается перемещением внешних тел, действующих на систему (так например ведет себя поршень в цилиндре с газом).
Если объем макросистемы (например, газа) получает приращение dV, а давление, оказываемое ею на соседние тела (стенки), равно р, то элементарная работа сил, действующих со стороны газа на стенки: δA=pdV;Работа, совершаемая газом при конечных изменениях объема, например от V1 до V2 должна быть представлена в виде интеграла: P=const, A=p(V1-V2);T=const, A=p1V1ln(V2/V1);V=const, A=0;δQ=0,
34. Первое начало термодинамики. Принцип энергии – это частный случай закона сохранения энергии для термодинамических систем. Рассмотрим 2 состояния системы: 1 и 2, соответственно с энергиями и . Пусть эта система имеет только механический контакт: (1).Работа считается положительной, если совершается за счет энергии системы. Пусть имеет место только тепловой контакт. Это означает, что обмен энергией осуществляется только через теплоту: (2) – тепловой контакт. Если имеют место оба контакта, то: (3) или (4). 1-е начало – изменение энергии системы равно количеству теплоты подведенному к ней минус работа совершенная системой. Выводится при рассмотрении круговых процессов.
, ,
35. Теплоемкость газа.
Теплоемкость: (1). Физический смысл: энергия, которая необходима, чтобы изменить температуру на один градус. Теплоемкость – характеристика процесса.
(2),
(3)
(3)→(2), ;
(4)
Процесс V= const.
, (5), (6)
I(T,P) ,
(7),
(8)
36. Круговые процессы. Цикл Карно.
1. Рабочим телом (рабочим агентом) называется термодинамическая система, совершающая процесс и предназначенная для преобразования одной формы передачи энергии - теплоты или работы - в другую. Например, в тепловом двигателе рабочее тело, получая энергию в форме тепла, часть ее передает в форме работы. 2. Нагревателем (теплоотдатчиком) называется система, сообщающая рассматриваемой термодинамической системе энергию в форме тепла. Холодильником (теплоприемником) называется система, получающая от рассматриваемой термодинамической системы энергию в форме тепла. 3. Круговые процессы изображаются в термодинамических диаграммах в виде замкнутых кривых. Работа против внешнего давления, совершаемая системой в обратимом круговом процессе, измеряется площадью, ограниченной кривой этого процесса в диаграмме V - р. Прямым циклом называется круговой процесс, в котором система совершает положительную работу: А > 0. В диаграмме V - p прямой цикл изображается в виде замкнутой кривой, проходимой рабочим телом по часовой стрелке. Обратным, циклом называется круговой процесс, в котором работа, совершаемая системой, отрицательна А < 0. В диаграмме V - p обратный цикл изображается в виде замкнутой кривой, проходимой рабочим телом против часовой стрелки. В тепловом двигателе рабочее тело совершает прямой цикл, а в холодильной машине - обратный цикл. 4. Термическим (термодинамическим) коэффициентом полезного действия (к. п. д.) h называется отношение теплового эквивалента А работы, совершенной рабочим телом в рассматриваемом прямом круговом процессе, к сумме Q1 всех количеств тепла, сообщенных при этом рабочему телу нагревателями: h = A/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1 где Q2 - абсолютная величина суммы количеств тепла, отданных рабочим телом холодильникам. Термический к. п. д. характеризует степень совершенства преобразования внутренней энергии в механическую, происходящего в тепловом двигателе, который работает по рассматриваемому циклу. 5. Циклом Карно называется прямой круговой процесс (рис. 1), состоящий из двух изотермических процессов 1 - 1' и 2 - 2' и двух адиабатических процессов 1' - 2 и 2' - 1. В процессе 1 - 1' рабочее тело получает от нагревателя количество тепла Q1 а в процессе 2 - 2' рабочее тело отдает холодильнику количество тепла Q2. Рис.1. Цикл Карно Теорема Карно: термический к. и. д. обратимого цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и является функцией только абсолютных температур нагревателя (T1) и холодильника (T2): h = (T1 - T2)/T1
37. ПОЛИТРОПИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
Так называют процессы, уравнение которых в переменных р, V имеет вид (1) где п — произвольное число - показатель политропы, как положительное, так и отрицательное, а также равное нулю. Таким образом, любой процесс, уравнение которого можно свести к виду (1), является политропическим. Соответствующую кривую называют политропой. Политропическими являются, в частности, процессы изохорический, изобарический, изотермический и адиабатический. Отличительной особенностью всех политропических процессов является то, что в ходе этих процессов теплоемкость системы остается постоянной: С=const. В зависимости от процесса можно определить значение n: P=const, n=0;T=const, n=1;δQ=0, n=γ, γ=Cp/Cv;V=const, n=∞