Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М, Курс физики: Уч. пос. для втузов. Изд. 4-е, испр. - 607 с. М: Высшая Школа, 1989г.

2. Трофимова Т.И. Краткий курс физики: Уч. пос. для вузов. Изд. 2-е, испр. – 352 с, М: Высшая Школа, 2002 г.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Механика. Молекулярная физика. 350с, т. М.Наука. 1989.

4. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для инженерно-технических специальностей ВУЗов, Изд. 6-е/ 7-е - 542 с. М: Высшая Школа, 1999 г.

Лекция №15 (тезисы)

Понятие энтропии. Третий закон термодинамики. Реальные газы.

Отношение ΔQ_i / T_i называется приведенным теплом. Эта формула позволяет ввести новую физическую величину, которая называется энтропией и обозначается буквой S (Р. Клаузиус, 1865 г.). Если термодинамическая система переходит из одного равновесного состояния в другое, то ее энтропия изменяется. Разность значений энтропии в двух состояниях равна приведенному теплу, полученному системой при обратимом переходе из одного состояния в другое

В случае обратимого адиабатического процесса ΔQ_i = 0 и, следовательно, энтропия S остается неизменной.

При теплообмене температуры тел постепенно выравниваются. Более теплое тело отдает некоторое количество теплоты, а более холодное – получает. Приведенное тепло, получаемое холодным телом, превосходит по модулю приведенное тепло, отдаваемое горячим телом. Отсюда следует, что изменение энтропии замкнутой системы в необратимом процессе теплообмена ΔS > 0.

Рост энтропии является общим свойством всех самопроизвольно протекающих необратимых процессов в изолированных термодинамических системах. ΔS ≥ 0.

Это соотношение принято называть законом возрастания энтропии.

При любых процессах, протекающих в термодинамических изолированных системах, энтропия либо остается неизменной, либо увеличивается.

Таким образом, энтропия указывает направление самопроизвольно протекающих процессов. Рост энтропии указывает на приближение системы к состоянию термодинамического равновесия. В состоянии равновесия энтропия принимает максимальное значение. Закон возрастания энтропии можно принять в качестве еще одной формулировки второго закона термодинамики.

Всякое состояние макроскопической системы, содержащей большое число частиц, может быть реализовано многими способами. Термодинамическая вероятность W состояния системы – это число способов, которыми может быть реализовано данное состояние макроскопической системы, или число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние. По определению термодинамическая вероятность W >> 1.

Согласно Больцману, энтропия S системы и термодинамическая вероятность W связаны между собой следующим образом: S = k ln W. Энтропия определяется логарифмом числа микросостояний, с помощью которых может быть реализовано данное макросостояние. Следовательно, энтропия может рассматриваться как мера вероятности состояния термодинамической системы.

Третий закон термодинамики утверждает, что абсолютный ноль не достижим. Получение абсолютного нуля температуры противоречит II з. терм-ки. η=(Т₁-Т₂)/Т₁, Т₂=0 => η=1. Все тепло переходит в работу.

Следствием III з. термодинамики является стремление энтропии к нулю при стремлении абсолютной температуры к нулю.

Уравнением состояния связывающим параметры определяющие состояния реального газа P, V, T – является уравнение Ван-дер-Ваальса. Здесь учитывается объем отдельных частиц и наличие сил взаимодействия. Если газ находится в объеме V, то в силу наличия конечных размеров атомов и молекул реально занимаемый газом объем будет меньше, т.е. (V₀-b) и давление (p+a/V₀²). уравнение Ван-дер-Ваальса. Где V₀ молярный объем, a и b постоянные, различные для разных газов.