5. Изобарно-изотермический потенциал.

Учитывает работу механического вида, совершаемую системой.

dU = TdS – PdV

d(U–TS+PV) = 0

Т.е. существует ф-ция, полный потенциал которой равен нулю. Данная ф-ция наз. изобарно изотермический потенциал (энергия Гиббса)

G = U – TS+PV

Для обратимых процессов dG = 0. А для самопроизвольных dG < 0.

Поскольку U+PV = H, то G = H–TS или G = F+pV, где F – энергия Гейнгольца.

Изменение энергии Гиббса – работа с обратным знаком при постоянном давлении. Изобарно изотермический – мера максимально возможной работы при P,T =const.

6. Энтропия как критерий направленности процессов. Вычисление энтропии.

Исходя из цикла Карно: η = (Q2 – Q1)/Q2 = (T2 – T1)/T1

Откуда Q1/T1 = Q2/T2

В обратимом цикле сохраняется приведенная теплота: Q2/T1 – Q1/T1 = 0.

Функция , для которой величина dQ/T служит полным диф-ом есть энтропия S:

dS = dQ/T

S – энтропия с-мы. Является ф-цией состояния сис-мы. Значение энтропии не зависит от пути перехода с-мы из одного состояния в другое, а определяется только начальным и конечным состояниями с-мы: ΔS = S2 – S1

Таким образом введение этропии установило, что теплота в сис-ах не существует и в термодинамических процессе не сохраняется, а сохраняется приведенная теплота.

Если dS>0, то пр-сс возможен и может протекать самопроизвольно

Если dS=0, то энтропия постоянна и сис-ма находится в состоянии равновесия.

Если dS<0, то термодинамич. пр-сс невозможен.

В изолированной сис-ме пр-ссы пекращаются тогда, когда этропия достигает макс. значения при заданных условиях (P,T) и постоянстве параметров (U,V).

Вычисление энтропии:

1)Изотермический пр-сс. T=const, dT=0

ΔS=Q/T; ΔS=ΔH/T

Для идеальных газов: ΔS=R ln(V2/V1)

2)Изобарический пр-сс P=const;

dQ= C_PdT

dS= C_PdT/T

ΔS= C_P ln(T2/T1)

3)Изохорический пр-сс V=const

dQ= C_VdT

ΔS= C_V ln(T2/T1)

4)Адиабатический пр-сс

Q= 0; dS = 0

7. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия.

1-й з-н есть следствие из з-на сохранения энергии. Он устанавливает эквивалентность перехода энергии из одного вида в другой. Три формулировки:

1) Все виды энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных отношениях. Энергия не теряется и не возникает из ничего.

2) Изменение внутр. энергии термодинам. системы равно разности теплоты, подведенной к данной сис-ме и кол-во работы, совершенной этой сис-мой.

3) Невозможно создать вечный двигатель первого рода, т.е. производящий работы без затрат эквивалентного кол-ва энергии др. вида.

Термодинамика занимается макросистемами, т.е. состоящими из множества микрочастиц и энергию любой макросистемы можно выразить с помощью термодинамич. параметров P,V,T. И этой обобщающей энергетич. хар-кой сис-мы является внутренняя энергия.

Внутр. энергия – сумма кинетич. энергии движения всех частиц сис-мы, потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия, энергии движ. электронов, внутриядерной энергии и т.д., за исключением кинетич. и потенциальной энергии сис-мы в целом.

Математич. выражения – уравнение баланса энергии при переходе си-мы из состояния 1 в сост. 2. ΔU = U2 – U1. Абсолютное значение внутр. энергии определить невозможно. Можно определить только изменение внутр. энергии при переходе через измеряемые величины.

Из закона сохр. энергии: Если в результате процесса энергия сис-мы изменилась на ΔU, то на такую же величину изменилась энергия окруж. среды. Изменение энергии осуществляется в виде теплоты или работы. Тогда Ур-ние баланса энергии: ΔU = Q+A

а для беск. малых велич: ΔU = δQ – δA.

Внутренняя энергия явл. функцией сост. сис-мы, т.е. еёизменение не зависит от Пети перехода из сост. 1 в 2, а определяется значениями параметров в каждом из этих состояний. С матем. точки зрения U = f (T,P,V).

Теплота и работа не явл. В общем случае ф-циями состояния, т.к. они определяют только процесс перехода. Если А = 0, тогда изменение внутр. энергии равно теплоте Q. Т.е. при отсутствии работы, тепло, подводимое к системе, идет на нагрев этой системы. Если Q = 0, то работа совершается за сет убыли внутр. энергии сис-мы.