Вопросы по третьей главе:

1. Что такое идеальный газ?

2. Что такое давление идеального газа?

3. Что такое температура?

4. Что такое степень свободы молекулы?

5. Сколько степеней свободы у одноатомной, двухатомной и многоатомной молекул?

6. Сформулируйте закон Менделеева–Клапейрона.

7. Что такое теплоёмкость?

8. Что такое энтропия?

9. Сформулируйте второй принцип термодинамики.

10. Что такое адиабатический процесс?

11. Как изменяются давление и температура при изменении объёма в ходе адибатического процесса?

12. Что такое изотермический процесс?

13. Что такое внутренняя энергия идеального газа?

14. Как изменяется давление газа при изменении объёма в ходе изотермического процесса?

15. За счет какой энергии газ совершает работу в ходе изотермического процесса?

16. Что такое изобарический процесс?

17. Как изменяется температура при изменении объёма газа в ходе изобарического процесса?

18. Чему равна удельная теплоёмкость газа при постоянном давлении?

19. Что такое изохорический процесс?

20. Какую работу совершает газ при изохорическом процессе?

21. Чему равна удельная теплоёмкость газа при постоянном его объёме?

22. Как изменяется давление газа с ростом температуры при изохорическом процессе?

23. Опишите качественно процесс конвекции.

24. Что такое неравновесная система?

25. Как изменяется энтропия в неравновесных системах?

26. Что такое открытая система?

27. Из каких основных элементов состоит неравновесная система?

28. Приведите примеры неравновесных систем.

29. Опишите качественно цикл Карно.

30. Чему равна работа в двигателе Карно?

31. Чему равен коэффициент полезного действия двигателя Карно?

32. Сформулируйте законы распределения молекул идеального газа по потенциальный энергиям и скоростям (законы Больцмана и Максвелла ).

Глава четвёртая. Реальный газ и основы кинетики газа

4.1. Уравнение Ван дер-Ваальса

Реальный газ отличается от идеального тем, что, во-первых, частицы имеют конечные размеры (порядка 10 ^-10 м), а во-вторых, притягиваются друг к другу электромагнитными силами, возникающими на расстоянии порядка 10^-9 м. В связи с первым фактором фактический объем, в которых частицы имеют возможность хаотически двигаться, уменьшается. Второй фактор приводит к тому, что силовое воздействие частиц друг на друга, сводящееся, в конечном счете, к давлению p, возрастает, причем тем больше, чем больше их плотность, т.е. чем меньше объем. Эти кинетические рассуждения голландский физик Вам дер-Ваальс оформил в виде формулы реального газа:

(4.1)

На рис. 4.1,а дана зависимость при Т=const, соответствующая формуле (4.1). Как видим, она состоит из трех участков: . На участке I газ ведет себя, как идеальный, т.е. его термодинамические свойства описываются уравнениями, данными в предыдущей главе.

Рис. 4.1. Зависимости p(V) по уравнению Ван дер-Ваальса (а) и реального газа (б)

Экспериментальные характеристики на участке отличаются от рассчитанных по уравнению Ван дер-Ваальса тем, что вместо петли АВСD фактически имеет место прямая АD, соответствующая уравнению

(4.2)

На этом участке газ превращается в жидкость, т.е. имеет место смесь газа и жидкости. Отношение

(4.3)

именуется влажностью газа.

На участке III вещество находится уже не в газообразном, а в жидком состоянии, главным признаком которого является соотношение

(4.4)

С увеличением температуры размеры II участка уменьшаются – рис. 4.1, б. При некоторой критической температуре жидкость превращается в газ без промежуточной стадии II смеси газа и жидкости. Если , вещество находится в состоянии пересыщенного пара - гибрида жидкости и газа.