15.Барометрическая формула.
Давление газа с высотой уменьшается.
→
ΣF=0 (совст.равнов.)
F1-F2-Fвн=0 →
p(h)*S-p(h+dh)*S-dmg=0
pS-pS-dpS-dmg=0
-dpS-smg=0
dm=nVm1 (m1-масс.1мол)
dV=Sdn; p=nkT; n=p/kt
Sdp+(p/kT)*Sdhm1g=0
dp+(p/kT)*m1dng=0
dp/p=(-m1g/kT)*dh
dnp=(-m1g/kT)*h+lnC
Если h=0:p=p0 =>
p=p0*e(-m1g/kT)*h
16.Макро- и микросостояния. Статистический вес. Энтропия и ее основные свойства.
В современной термодинамике второе начало формулируется как закон возрастания энтропии. Понятие энтропии можно четко и ясно сформулировать в рамках статистической термодинамики, где энтропия S определяется как величина, пропорциональная натуральному логарифму числа квантовых состояний Ω , доступных для системы:
здесь k = 1,38 · 10-23 Дж/К - постоянная Больцмана.
Макросостояние - это состояние тела, содержащего огромное число частиц (N ~ NA), заданное с помощью макроскоп.велич,характ.все тело в целом. Такими велич. могут быть давление p, объем V, температура T, внутренняя энергия U.
Задать микросостояние - это значит задать состояния всех частиц, из которых состоит макроскопическое тело.
В классической механике состояния материальной точки считается заданным, если задан ее радиус-вектор и вектор ее скорости . Величины и изменяются с течением времени непрерывно, поэтому в рамках классической механики нельзя ввести понятие "число состояний, в которых может находиться частица". Такая возможность появляется при описании микрочастиц на более глубоком, квантовом уровне, где величины, характеризующие состояние микрочастиц изменяются скачкообразно, дискретно.
Статистич.вес (статвес) - это число различн.микросост, соотв.данному макросостоянию.
Мы будем обозначать статвес греческой буквой Ω.
Энтропия S определяется как натуральный логарифм статистического веса макросостояния, умноженный на постоянную Больцмана
17.К.П.Д.Тепловой машины.
Тепловые машины или тепловые двигатели предназнач.для получ. полезной работы за счет теплоты, выделяемой вслед.хим. реакций (сгорание топлива), ядерных превращ. или по другим причинам (например, вследствие нагрева солнечн. лучами). Для функцион. тепловой машины обязат. необход. следующие составляющ: нагреватель, холодильник(окружающая среда)и рабочее тело.
Принцип действ.тепловых машин заключается в следующем. Нагреватель передает рабочему телу теплоту,вызывая повыш. его темпер. Рабочее тело соверш.работу над каким-либо механич. устр,напр,приводит во вращение турбину, и далее отдает холодильнику теплоту.
В результ.соверш. раб. цикла газ возвращ. в начальное состояние, его внутренняя энергия принимает первонач. значение. След, за цикл изменен.внутр.энергии рабочего тела равно нулю: ∆U=0. Согласно первому закону термодинамики, ∆U=Q-A`=0 или A`=Q.
Работа A`, соверш. раб. телом за цикл, равна полученному кол-ву теплоты Q. Кол-во теплоты Q, полученное раб. телом за цикл, равно разности кол-ва теплоты Q1, полученного от нагревателя, и кол-ва теплоты Q2, отданного холодильнику: Q= Qполуч-Qотдан. Следовательно, A`= Qполуч-Qотдан. Коэффициент полезного действия η, равный отношению полезно использованной энергии к затраченной энергии, для тепловой машины оказывается равным
ŋ=A\Qнагр=(Qполуч-Qотдан)/Qнагр
ŋ=1-(Qхол/Qнагр)