15. Термодинамические процессы (определение равновесного термодинамического состояния, уравнение состояния, термодинамический процесс, равновесный термодинамический процесс, изопроцессы)

По определению, термодинамическая система всегда занимает некоторый объем. Соответственно, для того чтобы термодинамические параметры могли описывать состояние всего такого объема термодинамическая система должна бесконечно медленно изменять свое состояние с течением времени, так, чтобы значение любого термодинамического параметра для всех точек объема термодинамической системы было равно (или очень близко) к его среднему значению по объему термодинамической системы. Такие состояния термодинамических систем называют равновесными термодинамическими состояниями (РТС). Уравнением состояния называют уравнение, которое устанавливает взаимозависимость термодинамических параметров для равновесного термодинамического состояния изучаемой термодинамической системы.

Процесс в термодинамической системе, сопровождаемый изменением хотя бы одного термодинамического параметра, называется термодинамическим процессом. Если термодинамическая система бесконечно медленно проходит непрерывный ряд бесконечно близких равновесных термодинамических состояний, то такой процесс называется равновесным термодинамическим процессом.

Изопроцессом будем называть равновесный термодинамический процесс, происходящий в термодинамической системе с постоянной массой, при условии, что один термодинамический параметр данной термодинамической системы остается неизменным.

Изопроцессы:

• Изотермический

• Изохорический

• Изобарический

• Адиабатический

16. Уравнение состояния идеального газа

Идеальным газом будем считать термодинамическую систему, состоящую из очень большого количества материальных точек, которые взаимодействуют между собой только механически.

Уравнение состояния для такой термодинамической системы называют уравнением Менделеева-Клапейрона:

(T1)

где – универсальная газовая постоянная, – масса газа, – молярная масса газа, – давление, – объем, – абсолютная температура.

Универсальная газовая постоянная связана с числом Авогадро:

(T2)

(T3)

где – концентрация

17.Теплота и работа, внутренняя энергия

Теплота и работа:

Общее количество энергии, переданное термодинамической системе внешними телам при их взаимодействии, называют количеством тепла. Сам процесс обмена энергией называется теплообменом. Количество энергии, переданное термодинамической системе внешними телами за счет их силового воздействия на термодинамическую систему, называют работой, совершенной над системой. Работой расширения называют работу, которую система производит против внешних сил:

Если процесс равновесный:

Внутренней энергией термодинамической системы называют энергию, зависящую только от термодинамического состояния термодинамической системы. Термодинамический процесс, при котором система возвращается в исходное состояние, называют круговым.

18.Первое начало термодинамики (тепловая машина, вечный двигатель 1-го рода)

Элементарное количество тепла , переданное термодинамической системе, расходуется на элементарное изменение ее внутренней энергии и совершение элементарной работы над внешними телами.

Тогда для любого равновесного термодинамического процесса:

_Q=A

Тепловой машиной (двигателем) будем называть термодинамическую систему (периодически повторяющую круговой процесс), задачей которой является совершение работы над внешними телами за счет количества тепла , подведенного к системе в течение каждого кругового процесса (цикла).

Вечным двигателем первого рода называют тепловую машину, совершающую работу за цикл.

Вечный двигатель первого рода невозможен.