9. Что такое истинная и среднее теплоемкость газа? От чего зависит теплоемкость газа? Как определить теплоемкость газовой смеси?

Истинная теплоемкость вещества – это теплоемкость при заданной температуре. Она определяется по формуле:

 .

Средняя теплоемкость – это теплоемкость газов в заданном интервале температур от t₁ до t₂. Обозначается средняя теплоемкость   или   и определяется по формуле:

 ,

где q - количество теплоты, сообщенной газу за процесс, Дж/кг.

Средняя теплоемкость - это отношения теплоты, сообщенной газу за процесс, к разнице конечной и начальной температуры. Для практических расчетов используют таблицы, в которых средняя теплоемкость определена от нуля до интересующей температуры. Количество теплоты, сообщенной газу за процесс, может быть определено из следующего соотношения:

 .

Для практических расчетов средней теплоемкости используют следующую формулу, в которой используются табличные средние теплоемкости газа в интервале от нуля до интересующей температуры t₁ или t₂:

 .

Для реальных газов теплоемкости c_V и с_P зависят от давления и температуры газа. Это обусловлено наличием сил межмолекулярного взаимодействия, изменением взаимного положения атомов в молекулах (молекулы двух и многоатомных газов не жесткие, присутствует колебательное движение атомов в молекуле) и неравномерным распределением внутренней энергии по степеням свободы в зависимости от изменения температуры и давления газа

.

10. Что такое термодинамический процесс? Объясните разницу между равновесным и неравновесным, обратимым и необратимым процессами?

термодинамический процесс

— процесс в термодинамической системе, связанный с переходом ее из одного равновесного состояния в другое в результате внешних воздействий. Различают следующие основные виды термодинамического процесса: адиабатный, изобарический, изотермический, изохорный. Термодинамический процесс может быть обратимым и необратимым.

равновесный процесс

— процесс перехода термодинамическойсистемы из одного равновесного состояние в другое, столь медленно, что все промежуточные состоянияможно рассматривать как равновесные. Равновесный процесс характеризует очень (в пределе бесконечного) медленное изменение термодинамических параметров состояния системы. Всякий равновесный процессобратим, и, наоборот, любой обратимый процесс — равновесный. 

неравновесный процесс

— процесс в физической системе, которыйстремится вернуть ее в состояние термодинамического (или статического) равновесия, если нетпрепятствующих факторов — отвода (или подвода) энергии или вещества из системы. В неизолированныхсистемах неравновесный процесс может протекать стационарно (например, теплопередачатеплопроводностью при постоянной разности температур). Неравновесный процесс является необратимым.

необратимый процесс

— физический процесс, который можетсамопроизвольно протекать только в одном определенном направлении, например, процессы диффузии, теплопроводности, термодиффузии, вязкого течения и т. п. Все необратимые процессы являютсянеравновесными. В замкнутых системах необратимый процесс сопровождается возрастанием энтропии. Воткрытых системах (которые могут обмениваться энергией или веществом с окружающей средой) принеобратимом процессе энтропия может оставаться постоянной или даже убывать в результате обменаэнтропией с внешней средой. Необратимый процесс описывается термодинамикой и статической теориейнеравновесных процессов.

обратимый процесс

— процесс перехода термодинамическойсистемы из одного состояния в другое, допускающее возможность возвращения ее в первоначальноесостояние через ту же последовательность промежуточных состояний, но в обратном порядке. Обратимыйпроцесс характеризуется бесконечно медленным изменением термодинамических параметров (γ, Р, t и др.), определяющих равновесие системы. Такие процессы называют также квазистатическими иликвазиравновесными. Реальные процессы протекают с конечной скоростью и сопровождаются рассеяниемэнергии (из-за трения, теплопроводности и других причин), поэтому они являются необратимыми.