30. Теплота.

2ой способ передачи энергии называется теплотой. Передача энергии в этом случае называется – количество теплоты.

Существует принципиальное различие между работой и теплотой. Работа может непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии, а теплота непосредственно может пойти только на увеличение внутренней энергии.

При превращении теплоты в работу необходимо минимум 3 тела. 1е отдаёт энергию в виде теплоты, 2е получает энергию в виде теплоты, а отдаёт её в виде работы, 3е тело получает энергию в форме работы. Любой двигатель работает по такой схеме.

Количество теплоты считают Q > 0, если энергия передана системой без изменения внешних параметров, и Q < 0, если энергия отбирается от неё.

31. Первое начало термодинамики.

Элементарный процесс – процесс передачи энергии системой, связанный с бесконечно малым изменением его внутренних и внешних параметров.

Обобщение многочисленных опытных данных является закон сохранения энергии, записанный для элементарного процесса: δQ = dU + δA (1)

δQ – бесконечно малое количество подводимой теплоты;

dU – бесконечно малое изменение внутренней энергии;

δA – элементарная работа.

Изменение внутренней энергии системы равно сумме кол-ва теплоты полученной системой и совершённой над ней работы внешних сил.

Кол-во теплоты сообщённое системе расходуется на ув-е внутренней энергии и на совершение системой работы.

Закон сохранения (1) называется первым началом термодинамики.

При бесконечно малом изменении внешних параметров системы (а) работу совершает система.

δA = F * da (2), где F соответствующая параметру а сила.

δA = ∑ F_i * da_i (3)

a_i – внешний параметр;

F_i – сообщающая сила.

F = p, a = V.

δA = p*dV (4)

δQ = dU + p*dV (5)

Разница между d и δ? Знак d связан с полным дифференциалом. Внутренняя энергия системы является внутренним параметром, согласно общему началу термодинамики, является однозначной функцией её состояния и определяется T и Q_i поэтому dU – дифференциал полный.

Внутренняя энергия системы не зависит от траектории перехода и равна U₂ – U₁.

Работа – неполный дифференциал, зависит от формы траектории и равна площади под графиком. А=∫(1-2)pdV

Не существует функции φ, зависящей только от T₁ и T₂ с помощью которой записать работу, как разность значений в 2ой и 1ой точке. (φ(2) – φ(1))

Согласно (1) δQ = dU + δA поэтому δQ не является полным дифференциалом какой-либо функции параметра состояния системы a₁, a₂, …, a_n, T.

32. Калорическое и термическое уравнения состояния.

Равновесным внутренним параметром ТДС является функция внешних параметров и температуры. Отсюда следует существование уравнений состояния.

Выделяют 2 основных:

Уравнением состояния называют уравнение, связывающее внутренний параметр b_к с внешним параметром а_i и t.

b_к = f (а₁, …, a_n, T) (1)

Если внутренний параметр b_к является внутренней энергией, то уравнение состояния U=U(a₁,a₂,…a_n, T) (2) называется калорическим состоянием.

Название исходит из того, что через него находят теплоемкость и др. величины измеряемые калориями.

Если внутренний параметр b_к является соответствующая внешнему параметру а_i обобщённая сила F_i, то уравнение F_i = f (а₁, …, a_n, T) (3) называется термическим уравнением.

Название происходит из того, что с помощью него удаётся выразить температуру.

Общее число калорических и термических состояний равно числу её степеней свободы, то есть числу независимых параметров и функций, характеризующих параметры системы.

Если известно калорическое и термическое состояние, то с помощью начал термодинамики можно определить все термометрические свойства вещества.

Уравнения состояния находятся из опыта или выводятся методами статистической физики.