23. Степени свободы молекул. Работа расширения газа.
Молекулы – системы матер точек, кот совершают поступат, вращат и колебат движения.
Число независимых координат, кот полностью опред положение тела в пространстве – число степеней свободы.
При движ точки в одной плоскости по прямой линии необходимо знать 1 координату, т.е. точка имеет 1 степень свободы. Если точка движется в плоскости произвольно ее положение опред 2 коорд.
Полож точки в пространстве определяют 3 коорд, одноатомные молекулы обладают числом степеней свободы, равное 3. Для двухатомной молекулы к 3 коорд добавляется вращение вокруг 2 осей, и число степеней свободы = 5.
Закон распред энергии: статически, в среднем на каждую степень свободы приходится одинаковая энергия, равная ½ КТ, т.о. средняя кинетич энергия любой молекулы: Ек = ½ КТi = i/2 КТ
Работа расширения газа.Если система расширяется, V увелич и внешняя работа считается положит, т. е. тело совершает работу против внешних сил, а если система/тело сжимаются, то внешние силы совершают работу над ними и работа отрицательна.
При изохорич процессе V = const и А = 0.
При изобарич процессе работа определяется: A = p(V2-V1)
При
изотермич
процессе:
A
=
24. Теплоемкость
Связана
с процессами нагрева и охлажд в-в. Бывает
молярная и удельная. Теплота, переданная
телу:
,
- увеличение t°,
c
– удельная теплоемкость. Удельная
теплоемкость –
величина, численно равная теплоте, кот
необходимо сообщить единице массы тела
для увелич t°
на 1° К. Молярная
теплоемкость
– кол-во теплоты, кот необходимо затратить
на нагревание 1 моля на 1° К: C
=
.
Для ид газов C
зав от вида процесса: Изобарич:
Ср = R(
+1);
Изохорич:
Cv
=
Изохорич
наиб энергетически выгоден.
25. Принцип действия тепловых и холодильных машин
Они работают по принципу исп тепловой энергии.
Тепловой
двигатель: сост из нагревателя, рабочего
тела, холодильника. Обогрев передается
рабочему телу, кот расширяется и совершает
работу. Затем часть теплоты рабочего
тела передается холодильнику или
выбрасывается в окруж среду, чтобы
вернуть рабочее тело в исходное состояние.
Совершается цикл. В связи с этим КПД
теплового двигателя < 1. В случае ид
машины его можно выразить:
=
.
Для
реальных машин
КПД еще меньше:
.
Холодильные машины работают по обратному принципу. За счет внешней работы тела тепло, отнимаемое у холодильного тела, передается горячему. В кач-ве рабочего тела исп газ или жидкость. Газ расширяют, а жидкость – охлаждают.
26. Второй и третий закон термодинамики
ІІ з-н: В изолир системе при всех реальных процессах энтропия возрастает или невозможен процесс, в результате которого теплота полностью превращается в работу.
Следуют 3 полож:
В реальных процессах энтропия не уменьшается
Невозможна передача тепла от холодного тела горячему
Невозможно создать рабочий двигатель, единый результат работы кот был бы получение работы за счет теплоты, отнятой у др тела. Т.е невозможно создать вечный тепловой двигатель.
ІІІ з-н: энтропия любой системы стремится к 0, при t°, стремящейся к 0 и некоторых фиксированных условиях (P или V).
2-й закон не является таким всеобъемлющим как 1-й, применяется только в изолированной системе конечных р-ров.