21.Первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики-В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным. Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:

У одноатомной молекулы i = 3, тогда для одноатомных молекул

для двухатомных молекул

для трёхатомных молекул

Таким образом, на среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней свободы, приходится

Это и есть закон Больцмана о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа – величина, зависящая только от его температуры и не зависящая от объема.Уравнение Майера показывает, что различие теплоемкостей газа равно работе, совершаемой одним молем идеального газа при изменении его температуры на 1 K, и разъясняет смысл универсальной газовой постоянной R. Для любого идеального газа справедливо соотношение Майера:

, Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна

A = PΔV.

Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна

A = PΔV.

22.Термодинамика изопроцессов.

Первый закон термодинамики-В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным. Первое начало термодинамики:

• при изобарном процессе

• при изохорном процессе ( )

• при изотермическом процессе 

Здесь   — масса газа,   — молярная масса газа,   — молярная теплоёмкость при постоянном объёме,   — давление, объём и температура газа соответственно, причём последнее равенство верно только для идеального газа. Если термодинамический процесс в общем случае являет собой три процесса — теплообмен, совершение системой (или над системой) работы и изменение её внутренней энергии^[5], то адиабатический процесс в силу отсутствия теплообмена ( ) системы со средой сводится только к последним двум процессам^[6]. Поэтому, первое начало термодинамики в этом случае приобретает вид где   — изменение внутренней энергии тела,   — работа, совершаемая системой. Уравнение Пуассона - Для идеальных газов, чью теплоёмкость можно считать постоянной, в случае квазистатического процесса адиабата имеет простейший вид и определяется уравнением где   — его объём,   — показатель адиабаты,   и   — теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении и постоянном объёме.

23.Теплоёмкость идеального газа.

Уде́льная теплоёмкость — теплоёмкость, отнесённая к единичной массе вещества; физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Молярная теплоёмкость — это теплоёмкость одного моля вещества. Часто употребляется обозначение  .

Связь с удельной теплоёмкостью:

,Удельная и молярная теплоёмкости газа при постоянном обьёме, давлении Уравнение  Майера где   — универсальная газовая постоянная,   — молярная теплоёмкость при постоянном давлении,   — молярная теплоёмкость при постоянном объёме.

24.Тепловые машины

Теплово́й дви́гатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой   Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы A´, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

Второе начало термодинамики-Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»^[1] (такой процесс называется процессом Клаузиуса) Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.Обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину. Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы.Примерынеобратимыхпроцессов:диффузия, термодиффузия, теплопроводность, вязкое течение и др. Энтропия - это степень хаоса, неопределенности.Энтропия системы- любая сложная структура может только упрощаться, т.е. разрушаться. Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессовЦикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно.Цикл Карно состоит из четырёх стадий:1-Изотермическое расширение 2-Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение3Изотермическое сжатие 4-Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие.  коэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен коэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен

 коэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен

25.Явление переноса.

В термодинамически неравновесных системах происходят особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых осуществляется пространственный перенос массы, импульса, энергии. К явлениям переноса относятсятеплопроводность (перенос энергии), диффузия (перенос массы) и внутреннее трение (перенос импульса). Равновесным состоянием называется состояние системы, не изменяющееся с течением времени и при постоянных внешних условиях и сохраняется произвольно долгое время. Неравновесные процессы, в термодинамике и статистической физике — физические процессы, включающиенеравновесные состояния. Примеры: процесс установления равновесия (термодинамического или статистического) в системе, находившейся ранее в неравновесном состоянии; переход системы из равновесного состояния в неравновесное или из одного неравновесного состояния в другое под влиянием внешних возмущений. Диффузия – процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. закон Фика M_i = – D_i (dρ_i /dl)S. По основному закону теплопроводности количество тепла, проходящее через единицу поверхности за единицу времени, пропорционально градиенту температуры в направлении, перпендикулярном поверхности. Коэффициент пропорциональности X называется коэффициентом теплопроводности.

 Вну́треннее тре́ние — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате происходит рассеяние в виде тепла работы, затрачиваемой на это перемещение. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения.