Вопрос 27.

Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.

Изопроцессы - это процессы, протекающие при неизменном значении одного из макроскопических параметров(давление, объем, температура)

Изобарный процесс —термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении и постоянной массе идеального газа.

Работа, совершаемая идеальным газом при изобарном процессе равна p∆V, где р - давление, ∆V - изменение объема.

Изохорный процесс — термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме, из-за чего газ не совершает работу.

Изотермический процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре

При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.

Адиаба́тный проце́сс - термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством, работа совершается газом за счет внутренней энергии.

Вопрос 28.

Адиабатный процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством. Обратимый адиабатический процесс для идеального газа описывается уравнением Пуассона.

где   — его объём,   — показатель адиабаты,   и   — теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении и постоянном объёме.

Молярные теплоемкости- физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу

Уравнение Майера показывает, что различие теплоёмкостей газа равно работе, совершаемой одним молем идеального газа при изменении его температуры на 1 K, и разъясняет смысл универсальной газовой постоянной.

,

где   — универсальная газовая постоянная,   — молярная теплоёмкость при постоянном давлении,   — молярная теплоёмкость при постоянном объёме.

Вопрос 29

Замкнутым процессом, или циклом называется процесс в результате которого система пройдя через ряд состояний, возвращается в исходную конфигурацию. На границе он всегда будет изображаться замкнутыми линиями.

Цикл Карно. 1826, он теоретически рассмотрел работу идеальной тепловой машины, сост-й из одного моля идеального газа. Заключенного в цилиндр. Будем считать для простоты, что трение и тепловые потери полностью отсутствуют.

1. Изотермическое расширение. В начале процесса рабочее тело имеет температуру T_H, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q_H. При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает.

2. Адиабатическое расширение. Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника T_X, тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной.

3. Изотермическое сжатие. Рабочее тело, имеющее температуру T_X, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты Q_X. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается.

4. Адиабатическое сжатие. Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается под действием внешней силы без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётся постоянной.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему» (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).

Тепловые машины — устройство, преобразующие тепло в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно жидкость или газ.