21. Термодинамика. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

Термодинамика – раздел физики, изучающий общие свойства вещества, связанные с тепловым движением в условиях термодинамического равновесия.

Термодинамическое равновесие – состояние системы, при котором макроскопические величины (параметры, определяющие её состояние) остаются со временем постоянными и равными своим средним значениям.

ур-е состояния.

Флуктуации – самопроизвольные небольшие колебания параметров системы вблизи своих равновесных значений, равных их средним знач.

Термодин.система – совокупность микроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой так и другими телами.

Под внутренней энергией термодинамической системы понимаем все виды энергии, кроме механической энергии системы (кинетической и потенциальной).

Внутренняя энергия – функция состояния системы и является полным дифференциалом. Свяжем молекулы (одноатомные, двухатомные и трёхатомные с xyz).

1.Одноатомная молекула

.

2. Двухатомная молекула

3. Трёхатомная молекула

Закон Больцмана(равномерного распределения энергии по степеням свободы): Для статической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия , а на каждую колебательную степень свободы – в среднем энергия kT. .

22. Пнт.Работа газа при изменении объема.

- элементарная работа

- давление

(если Р - постоянное)

1. при ΔV>0, ΔA>0 – работа выполняется против внешних сил

2. при ΔV<0, ΔA<0

3. при ΔV=0, ΔA=0

Количество теплоты есть мера изменения той части внутренней энергии, которая обусловлена хаотическим движением частиц, образующих систему. Количество теплоты, получаемая или отдаваемая системой, зависит от пути перехода, поэтому элем. изменение теплоты не является дифференциалом ф-ии параметра системы, т. е. функционал δQ, процесс совершения системой работы и процесс передачи тепла – это качественные различные формы передачи энергии. Работа проявляется в передаче энергии упорядоченного движения, а теплота – в передаче движения хаотического движения частиц.

1. Q=ΔU+A

2. δQ=dU+δA

Эти два выражения – матем. Выражения ПНТ(1. в интегральной форме, 2. в дифференциальной форме)

В диф. форме ПНТ: количество теплоты δQ, сообщённая системой, равно сумме изменения её внутр. энергии dU и работы, совершаемой системой над внешней средой.

В интегр. форме ПНТ: полное количество теплоты Q, полученное системой, идёт на превращение её внутренней энергии и на совершение работы над внешней средой.

23. Теплоёмкости. Классическая теория теплоёмкостей. Закон Джоуля. Ур-е Роберта Майера.

Теплоёмкостью С наз. отношение сообщённого телом кол-ва тепла δQ к вызванному этим процессом повышению температуры dT

, = 1

Удельная теплоёмкость c – величина, численно равная кол-ву теплоты, необх. для 1кг вещества на 1К

, = 1

Малярная теплоёмкость – величина, равная кол-ву теплоты, необходимому для нагревания 1моль вещества на 1К.

,

При V=const – процесс δA=0, т.е. работа не совершается.

δQ= dU

Малярная теплоёмкость газа при постоянном объёме равна изменению внутренней энергии 1моль газа при повышении его температуры на 1К.

- закон Джоуля, U – внутренняя энергия.

зависит от i-степеней свободы

P=const – изобарный процесс

Для 1моль газа состояние газа

- уравнение Роберта Майера

Ур-ние Майера показывает, что всегда больше

На величину R. Это объясняется тем, что при нагревании газа при постоянном давлении требуется ещё дополнительное кол-во теплоты на совершение работы расширения газа, т. к. постоянство давления обеспечивается увеличением объёма газа.

- показатель адиабаты (коэфф. Уассона).