Теплоемкость вещества.

Это физический параметр, характеризующий способность вещества воспринимать или отдавать энергию в форме теплоты.

~

~

Зависит от:

1. природы вещества,

2. его количества, параметров состояния,

3. условий проведения процесса подвода или отвода теплоты.

1)

2) Ar, Xe, Ne, Kr, He –теплоемкость от температуры не зависит

~ 300 К неизменна для O₂, N₂, H₂

для остальных с увеличением Т, С увеличивается

3) Р = const – подвод и отвод теплоты, V = const

Классификация теплоемкостей.

1) Количество вещества:

- общее количество вещества – полная теплоемкость С,

- единица количества вещества – удельная теплоемкость c,

2) единица количества вещества:

- 1 кг – массовая c,

- 1м³ – объемная с´,

- 1 моль – молярная

c = - связь

3) условия проведения процесса.

- P = const – изобарная теплоемкость c_р, с’_р, с_μр

- V = const - изохорная c_v, c’_v, c_μv

C_p – C_v = R – уравнение Майера

R – газовая постоянная

Физический смысл R: работа, которую надо совершить в изобарном процессе над 1 кг газа, чтобы его температура изменилась на 1К (1˚ С)

R_μ – универсальная газовая постоянная

- показатель адиабаты, коэффициент Пуассона, зависит от числа атомов газа.

Для воздуха К = 1,4

4) температурный интервал

- ∆t = 0 – истинная теплоемкость С_х, С’_х, С_μх

(х → P или V)

- ∆t ≠ 0 – средняя теплоемкость ; ;

− = R

Теплоемкость смеси (истинная).

g_i – массовая доля

r_i – объемная доля

ψ_i – молярная концентрация.

Законы термодинамики.

Техническая термодинамика – это закономерности преобразования теплоты и работы.

I закон: невозможно создать вечный двигатель I-го рода.

Q ~ L

- работа изменения объема.

в дифференциальной форме

Для открытой системы:

- техническая работа, знак “-“ говорит о том, что эта работа прикладывается к макротелу, расположенному в точке.

II закон термодинамики: невозможно создать вечный двигатель II-го рода.

Не вся теплота преобразуется в работу, часть ее нужно отвести к холодному источнику, без холодного источника – это вечный двигатель II-го рода.

Форм. Карно: превращение теплоты в работу возможно в двигателях при наличии двух источников теплоты, Т₁>Т₂, т.е.необходимым условием для получения работы является разность температур.

Форм. Томсона: не вся теплота, полученная от горячего источника, может перейти в работу, а только часть ее, другая часть должна перейти к холодному источнику.

Форм. Клаузиуса: теплота сама собой не может переходить от холодного тела к более нагретому.

Форм. Оствальда: невозможно создать вечный двигатель II-го рода, т.е. двигатель без холодного источника.

, рассматривается идеальный газ.

т.к.

- для открытой системы

> - для необратимых процессов, = для обратимых

III закон термодинамики (Теория Нернста): невозможно создать вечный двигатель III-го рода.

Вблизи абсолютного нуля температур теплообмен с окружающей средой не происходит, так как изотермический процесс одновременно является адиабатным.

Невозможно охладить систему до абсолютного нуля температур путем отвода теплоты.

Абсолютный ноль температуры недостижим.

Невозможно создать вечный двигатель III-го рода, у которого в качестве холодного источника было бы тело с абсолютным нулем температур, Т = 0 К.

В любой термодинамической системе процесс, проведенный при Т = 0 К, сопровождается изменением энтропии равном 0.

Эксэргия – работоспособная часть энергии

Q = e + a – объединенное выражение для всех законов термодинамики.

Анергия – неработоспособная часть энергии. Работа любого вида есть чистая эксэргия.

e – функция состояния второго порядка.

ос – окружающая среда.