- •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.
38. Процесс джоуля-томсона
Эффектом Джоуля-Томсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур. Данный процесс является изоэнтальпийным:
; ;; ; ;
;;;;
Для идеального газа икоэффициент- коэффициентом Джоуля-Томсона. Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает (μ < 0), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает (μ > 0, то процесс называют положительным. Температура, при которой μ меняет знак, называют температурой инверсии.
39. Термодинамические потенциалы. Термодинами́ческие потенциа́лы (термодинамические функции) — характеристическая функция в термодинамике, убыль которых в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих независимых параметров, равна полезной внешней работе.
Термин был введён Пьером Дюгемом,Гиббсв своих работах использовал термин «фундаментальные функции».
Выделяют следующие термодинамические потенциалы:
внутренняя энергия
энтальпия
свободная энергия Гельмгольца
потенциал Гиббса
Внутренняя энергия
Определяется в соответствии с первым началом термодинамикикак разность междуколичеством теплоты, сообщенным системе, иработой, совершенной системойнад внешними телами:
.
Энтальпия
Определяется следующим образом:
,
где — давление, а — объем.
Поскольку в изобарном процессеработа равна , приращение энтальпии в квазистатическомизобарном процессе равно количеству теплоты, полученному системой.
Свободная энергия Гельмгольца
Также часто называемый просто свободной энергией. Определяется следующим образом:
,
где — температураи — энтропия.
Поскольку в изотермическом процессе количество теплоты, полученное системой, равно , то убыль свободной энергии в квазистатическомизотермическом процессе равна работе, совершённой системойнад внешними телами.
Потенциал ГиббсаТакже называемый энергией Гиббса, термодинамическим потенциалом, свободной энергией Гиббса и даже просто свободной энергией (что может привести к смешиванию потенциала Гиббса со свободной энергией Гельмгольца):
40. Второе начало термодинамики.
Первое начало термод-ки не дает никаких указаний относ. направления, в котором могут происходить процессы в природе. На основании I го начала нельзя выяснить, будут ли в изолир. сис-ме происходить какие-либо процессы. ВНЧ позволяет судить о направлении процессов, которые могут происходить в действительности. Оно позволяет решить вопрос о количетсвенной мере температуры и построить рациональную температурную шкалу, не зависящую от произвола выбора термометрического тела и устройства термометра. Томсон предложил применить цикл Карно для построения температурной шкалы. ВНЧ совместно с первым началом, позволяет также установить множество точных количественных соотношений между различными макроскопич. параметрами тел в состоянии термодин-го равновесия. Невозможность построения вечного двигателя второго рода была возведена в постулат- постулат ВНЧ, является обобщением опытных фактов. Поэтому постулат второго начала термодинамики покоится на надежной экспериментальной основе. Томсон: невозможен круговой процесс, единствен. результатом которого было бы произв-во р-ты за счет уменьшения внутрен. энергии теплового резервуара. Планк: «Невозможно построить периодич. действующую машину, единственным результатом которой было бы поднятие груза за счет охлажд. теплов. резервуара» Клаузиус: невозможно каким бы то ни было способом забрать тепло от тела менее нагретого, целиком передать его телу более нагретому и притом так, чтобы в природе больше не произошло никаких изменений.
Приведенные формулировки второго начала эквивалентны, из одной неизбежно следует другая.