1. Основные понятия термодинамики.

Термодинамика занимается изучением закономерностей перехода энергии из одного вида в другой или же из одной части системы в другую, а также изучением св-в вещ-в, проявляющихся при этих переходах.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, произвольно выделенных из окружающей среды мнимой или действительной пов-тью раздела. Характеризуется определенными физическими, химическими и термодинамическими св-ми. Термодин. системы подразделяются:

1)Закрытые. Нет обмена с окружающей средой массой. Возможен обмен только энергией.

2)Открытая – происходит обмен с окружающей средой как массой, так и энергией.

3)Изолированная. Отсутствует обмен с окруж. средой и энергией и массой.

4)Адиабатическая. Нет энергообмена, а система обменивается только массой.

Термодинамические параметры состемы – величины, характ-щие дуееую сис-му в целом (давление, температура, концентр., плотность ит.д.) Подразделяются на экстенсивные, т.е. величина параметра пропорциональна кол-ву вещества в системе (объем, масса), и интенсивные, т.е. величина параметра не зависит от кол-ва вещ-ва в системе (темпер., плотность, вязкость).

Состояние системы – совокупность параметров, полностью описывающих её состояние, и при изменении хотябы одного из них, происходит изменение состояния сис-мы.

Функции состояния системы – величины, характеризующие св-ва термодин. сис-м, определяемые изменением изменением параметров состояния: U, H, S, G, A.

Термодинамический процесс- ряд последовательных изменений состояния системы при переходе системы из состояния 1 в состояние 2. Процессы бывают:1) необратимые, 2) обратимые (как частный случай равновестного процесса), 3) циклические.

Правило знаков в термодинамике: если система обменивается с окруж. средой энергией, то получаемая системой энергия является положительной, а отдаваемая системой энергия – отрицательная. Для работы данное правило знаков полцчается наоборот.

Теплота и работа – формы передачи энергии при переходе материи от одного тела (системы) к другому. Или же при переходе сис-мы из одного стостояния в другое.

Теплота – мера передачи энергии путем беспорядочного движения атомов, молекул, за счет разности температур между различными системами или частями систем.

работа – мера передачи энергии путем упорядоченного движения частиц системы.

2. Калориметрические коэффициенты. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры.

U = f (T,P,V)

В простейших системах: V, P или T = const.

Наиболее распространенными сис-ми явл. системы при P = const.

Т.к. внутр. энергия явл. полным дифф-ом ф-ции объема и температуры, то можно записать:

dU = (dU/dT)_VdT + (dU/dV)_TdV

Тогда ур-ие баланса энергии:

δQ = (dU/dT)_VdT + (dU/dV)_TdV + δA

Если в системе будет совершаться только механич. работа, тогда δA=PdV. Если подставить работу, выраженную таким образом, в ур. баланса, получим:

δQ = (dU/dT)_VdT + [(dU/dV)_T+P]dV

δQ = C_VdT + ldV

l – теплота изотермич. расширения тел (скрытая теплота перехода)

C_V - теплоёмкость при постоянном объеме.

Если рассм. сис-му при V=const, то:

δQ = C_PdT + hdV

h – теплота возрастания изотерм. давления

C_P - теплоемкость при пост давлении.

l, h, C_P , C_V - калориметрические коэффициенты. Позволяют выразить выделяемое или поглощаемое сис-мой кол-во тепла через параметры с-мы, кот. можно изменять экспериментально.

Прямую зав-ть между теплотой и термодинамич. пар-ми помогает установить нулевой з-н термодинамики (принцип теплового равновесия):

Если сис-ма 1 находится в состоянии термод. равновесия по отдельности с системами 2 и 3, то с-мы 2 и 3 находятся в сост. термодинамического равновесия между собой. Или же если две сис-мы находятся в термич. равновесии, то их температуры равны.

Отсюда следует, что сущ. такое св-во или параметр, разность величин которого обуславливает передачу энергии в виду теплоты между частями с-мы до тех пор, пока не устанавливается равновесие температур, т.е. передача теплоты между с-ми происходит из-за разности температур, и кол-ва выделенной или поглащенной теплоты пропорционально разности температур.

δQ = СdT C – теплоёмкость – кол-во тепла, кот. необходимо сообщить сис-ме, что бы ее температура повысилась на 1 градус. Различают

1) Истинную теплоёмкость – отношение бесконечно малого кол-ва тепла к беск. малому изменению температуры: С = δQ/dT

2) средняя теплоёмкость – отношение конечного кол-ва тепла к полному изменению температуры: Сср = Q/ΔT.

В общем случае теплоёмкость не явл. ф-цией состояния пр-сса, поскольку хар-ет теплоту, необходимую для нагревания с-мы на 1 град. Если пр-сс задан термодинамически, т.е. известен его путь, то теплоемкость становится ф-цией состояния с-мы, и может быть выражена через термодин. параметры.

При P=const, Ср явл. частной производной от внутр. энергии: Ср = dU/dT

При высоких температурах атомарная теплоёмкость явл. величиной постоянной C=3R.

При низких температурах С = aT³, где а – коэф. пропорциональности.

На практике теплоемкость выражают в виде степенных рядов С = a+bT+ cT²…. , где a, b, c – коэф., завісяўіе от с-мы.