1) Поглощенная системой теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на совершение ею работы.

2) Работа любого циклического процесса равна его теплоте:

Работа (W) - форма передачи энергии под влиянием физических сил, имеющих направление (обобщённых сил Хi). Работа - функция процесса, зависит от пути (W>0, W<0). Работа считается положительной, если она производится системой (процесс расширения системы), отрицательной - если работа производится над системой со стороны окружающей среды (сжатие термодинамической системы). Работа квазистатического процесса всегда больше работы любого реального процесса. В системе СИ измеряется в Дж.

Виды работы - механическая, электрическая, магнитная и др. Бесконечно малая работа любого вида (δWi) - произведение обобщенной силы X, на изменение обобщенной координаты δхi=Хi*dхi; совершаемая под действием давления (р): δW=pdV. (Знак δ означает бесконечно малое приращение функции, которая не является функцией состояния).

Полезная работа (W) - сумма всех видов работ за исключением механической работы,бесконечно малая полезная работа - δW'

В общем виде бесконечно малая работа равна сумме механической и полезной работ:

Простая термодинамическая система - система, в которой совершается только механическая работа; (δW =0).

Сложная термодинамическая система - система, в которой имеет место полезная работа; (δW'≠ 0).

Теплота (Q) - форма передачи энергии посредством хаотического движения молекул(путем теплообмена). Теплота - функция процесса, зависит от пути (Q>0 , Q<0) . Теплота, полученная от окружающей среды, считается положительной. Теплота, которая отводится от системы, считается отрицательной. Бесконечно малая теплота (δQ) не является полным дифференциалом. В системе СИ измеряется в Дж.

Внутренняя энергия (U) - характеризует общий запас энергии системы, за исключением кинетической и потенциальной энергии системы в целом. Она включает все виды энергии движения и взаимодействия частиц, составляющих систему. Внутренняя энергия - функция состояния. Имеет полный дифференциал dU. Абсолютное значение определить невозможно, определяют только ее изменение. В системе СИ измеряется в Дж.

Энтальпия системы (Н) - функция состояния H=U+PV

Полный дифференциал: dH = dU+PdV+VdP.

Абсолютное значение Н определить невозможно, определяют только ее изменение. В системе СИ измеряется в Дж.

Функции состояния: энтальпия, внутренняя энергия, энергия Гиббса, свободная энергия Гельмгольца, энтропия.

Функции процесса: теплота, работа.

Свойства функции состояния:

• Численное значение однозначно определяется состоянием системы.

• Изменение функции состояния не зависит от пути процесса, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.

• Функция состояния имеет полный дифференциал.

3. Работа. Определение работы в изотермически, изохорическом, изобарическом и адиабатическом процессах. Изобразите эти процессы на диаграмме p(V).

4. Нулевой закон термодинамики. Эмпирическая температура.

Нулевой закон ТД: Если системы А и В находятся каждая в тепловом равновесии с системой С, то можно утверждать, что системы А и В находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Пусть системы А и С обладали равновесными давлениями и объемами Р'_А, V’_A и Р'_с, V’с соответственно. Если привести эти системы в контакт, то установятся новые равновесные давления и объемы: P_A, V_A и Рс, Vc соответственно, но теперь они связаны условием равновесия, причем f_A (Р_А, V_A) = f_c (Рс, Vc ).

Таким образом, существует функция f (Р, V), значение которой одинаково для двух систем, находящихся в равновесии друг с другом. Для трех систем А, В, С:

f_A (Р_А, V_A) = f_B (Р_Б, V_B) = f_c (Р_с, V_c) =1, или f (Pc, Vc, t) - 0

Функция f(P, V), определенная таким образом, называется эмпирической температурой t.

Нулевой закон термодинамики лежит в основе измерения температуры с помощью термометров.

5. Теплоемкость. Физический смысл удельной и молярной теплоемкости. Единицы измерения. Связь между теплоемкостью при P=const и теплоемкостью при V=const для идеальных газов (уравнение Майера).

Теплоемкость - отношение количества сообщенной системе теплоты к наблюдаемому при этом повышению температуры (при отсутствии химической реакции, переходов вещества из одного агрегатного состояния в другое и при условии, что полезная работа на совершается). Теплоемкость обычно рассчитывают либо на единицу массы вещества (удельная теплоемкость - Дж/г*К), либо на 1 моль вещества (молярная теплоемкость - Дж/моль*К)

Средняя теплоемкость (С_ср): С_ср = Q/ΔT, ΔТ = Т₂-Т1, где Т1 и Т₂- температуры нагреваемой системы до и после нагревания соответственно.

Истинная теплоемкость (С) - отношение бесконечно малой теплоты к бесконечно малому изменению температуры:

Молярная теплоемкость при постоянном давлении (калорический коэффициент Ср, Дж/моль*К) - частная производная по температуре от энтальпии Н:

Ср=(дН/дТ)_Р

Для бесконечно малого изменения энтальпии v моль систем: dH = vCpdT.

Для полного изменения: ΔН = v С_РΔТ (если Ср= const)

Молярная теплоемкость при постоянном объеме (калорический коэффициент Сv, Дж/моль*К) - частная производная по температуре от внутренней энергии U:

C_v=(dU/dT)_v

Для бесконечно малого изменения внутренней энергии v моль системы: dU =v Сv dT. Для полного изменения: ΔU= v СvΔТ (если Сv=const)

Соотношение между калорическими коэффициентами Ср и Сv. Уравнение Майера Для 1 моль идеального газа энтальпия и внутренняя энергия связаны между собой соотношением: H= U + Р V= U + RT

(дH/дT)_P = (дU/дT)v+R,

откуда: Cp=Cv + R (уравнение Майера).

Идеальный газ	Сv (Дж/мольК)	Ср (Дж/мольК)
Одноатомный	3/2 R	5/2 R
Двухатомный	5/2 R	7/2 R
Трехатомный (молекулы линейного строения)	7/2 R	9/2 R

Для жидкостей и твердых веществ коэффициент термического расширения очень мал, поэтому с достаточной точностью можно считать, что С_Р= Сv.