1. Понятие равновесного термодинамического процесса. Изображение различных термодинамических процессов в диаграммах состояния.

Термодинамическим процессом называют всякое изменение состояние тела или системы, связанное с тепловыми явлениями. В термодинамическом процессе изменяется хотя бы один параметр, а значит совершается работа и происходит теплообмен. Равновесный термодинамический процесс – это процесс, при котором рабочее тело или система проходит непрерывный ряд равновесных состояний. Это понятие является термодинамическим идеалом, к нему стремятся все реальные системы, которые находятся в равновесном состоянии. Только равновесный термодинамический процесс можно изображать графически в виде кривой в координатах двух параметров состояния:

2. Уравнение состояния идеального газа. Физический смысл газовой постоянной.

Это уравнение имеет вид: ; где

P – полное давление: складывается P_изб+P_атм=P_абс из избыточного и атмосферного давления; (Па)

; который равен (м³/кг)

R – универсальная газовая постоянная (Дж/кг*К)

Т – абсолютная температура (К)

С учетом формулы уравнение состояние идеального газа примет вид:

С учетом формулы уравнение примет вид:

причем , тогда уравнение преобразуется:

– масса (кг);

М – молярная масса (кг/моль);

– количество вещества (моль)

Физический смысл универсальной газовой постоянной: Она численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К.

3. Внутренняя энергия идеального и реального газа. Свойства идеального газа.

Исходя из определения идеального газа, в нем отсутствует потенциальная составляющая внутренней энергии (т.е.отсутствуют силы взаимодействия молекул).

Таким образом внутренняя энергия идеального газа представляет собой только кинетическую энергию движения молекул.

Закон Джоуля: Закон термодинамики, согласно которому внутренняя энергия идеального газа является функцией одной лишь температуры и не зависит от объема.

i – число степеней свободы молекулы газа:

Одноатомный газ (He, Ar …) i=3;

Двухатомный газ (H₂ , O₂ …) i=5:

Многоатомный газ (H₂O, O₃ …) i=6.

В случае реального газа необходимо учитывать потенциальную энергию взаимодействия молекул. А значит внутренняя энергия реального газа определяется следующим уравнением:

(*)

Кинетическая энергия молекул:

где – молярная теплоемкость при V=const. Потенциальная энергия молекул зависит от расстояния между ними, поэтому она должна быть функцией объема газа.

Согласно уравнению (*), внутренняя энергия реального газа должна быть функцией 2-ч параметров: V и Т.

Определим :

При расширении газа выполняется работа за счет изменения внутреннего молекулярного давления:

1. 

Эта работа равна изменению потенциальной энергии:

2. 

Проинтегрировав (2) с учетом (1) получим потенциальную энергию реального газа:

Значения постоянной «с» нужно выбрать так, чтобы при V потому что если V , то реальные газы по своим свойствам приближаются к идеальным газам:

V ; ; С=0.

Тогда из (3) уравнения потенциальная энергия равна :

Свойства идеального газа:

-Взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало;

-Расстояние между молекулами много больше размеров молекул;

-Молекулы выступают, как абсолютно упругие тела.