Соотношение между ними определяется уравнением Майера:

При изменении агрегатного состояния вещества теплопередача не сопровождается изменением температуры тела, тогда количество теплоты определяется по следующим зависимостям:

- в процессах плавления (кристаллизации)

Q = m ,

где - удельная теплота плавления (кристаллизации), Джкг;

- в процессах парообразования (конденсации)

Q =  rm ,

где r – удельная теплота парообразования (конденсации), Джкг.

Адиабатный процесс.

Под адиабатным понимается процесс, происходящий при отсутствии теплообмена с окружающими телами (dQ = 0). Он может осуществляться как в теплоизолированных системах, так и при быстром прохождении процесса. Соотношения между параметрами состояния газа при адиабатном процессе определяются уравнениями Пуассона, которые в координатах P, V, T записываются в следующем виде:

где  - показатель адиабаты, равный

показатель адиабаты зависит от числа степеней свободы молекулы рассматриваемого газа:

Первое начало термодинамики.

Первое начало термодинамики можно рассматривать как приложение закона сохранения энергии к термодинамическим процессам. Оно утверждает, что теплота Q , полученная системой идет на приращение ее внутренней энергии U=U₂-U₁ и на производство работы системой против внешних сил:

Q=U₂-U₁+A ,

в дифференциальной форме:

Q=dU+A .

В приложении к изопроцессам первое начало термодинамики принимает следующий вид:

- изотермический процесс (T=const): Q=A ;

- изохорический процесс (V=const): Q=U ;

- изобарический процесс (P=const): Q=U+A ;

- адиабатный процесс (Q=0): 0=U+A .

Второе начало термодинамики.

Первое начало термодинамики не дает никаких указаний относительно направления, в котором могут происходить процессы в природе, причем, основываясь только на этом положении применительно к изолированной системе, невозможно выяснить, будут ли вообще происходить какие-либо процессы или нет.

Второе начало термодинамики, наоборот, позволяет судить о направлении процессов, которые могут происходить в действительности. Основоположником второго начала термодинамики считается французский инженер и физик Сади Карно, в своих работах он исследовал условия превращения теплоты в работу. Им была предложена идеализированная модель тепловой машины, которая рассматривала эти условия в самом общем виде.

Эффективность работы тепловой машины определяется ее КПД:

где Q₁- теплота, полученная от нагревателя (источника энергии); A – работа, совершаемая рабочим телом; Q₂ – теплота, отдаваемая охладителю.

Придерживаясь исторической последовательности, приведем формулировку Карно для второго начала термодинамики: Максимальный КПД тепловой машины зависит только от температур T₁ и T₂ нагревателя и холодильника, но не зависит от устройства машины, а также от вида используемого рабочего вещества.

Тепловая машина может иметь максимальный КПД только в том случае, если она работает по циклу Карно, состоящему из двух изотерм и двух адиабат.

КПД цикла Карно определяется по формуле:

Тогда, в соответствии с теоремой Карно можно записать:

В координатах P-V цикл Карно имеет вид ( рис. 2):

1

4 2

3

В наиболее простом виде второе начало термодинамики определяется Р. Клаузиусом: Теплота не может самопроизвольно переходить от тела менее нагретого к более нагретому.

Все приведенные формулировки имеют частный характер, для общего определения второго начала термодинамики необходимо ввести понятие энтропии, которое имеет фундаментальное значение в физике.

Энтропия системы есть функция ее состояния, определенная с точностью до произвольной постоянной, и численно равная:

Величина QT получила названия приведенного количества теплоты. Как видно из данной зависимости для адиабатически изолированных систем (Q=0) dS=0 т.е.

S = const.

Таким образом, адиабатный процесс можно считать изоэнтропийным.

Вероятностный характер энтропии определяется выражением, введенным Больцманом:

S = kLnW,

где k -постоянная Больцмана;W – термодинамическая вероятность нахождения системы в том или ином состоянии.

Все термодинамические процессы можно подразделить на обратимые и необратимые. Обратимым процессом называется такое изменение состояния системы, которое, будучи проведено в обратном направлении, возвращает ее в исходное состояние, так чтобы система прошла через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, а состояние тел вне системы осталось неизменным. Процессы, не удовлетворяющие данному условию, называются необратимыми.

Наиболее важной особенностью энтропии является ее поведение при необратимых процессах. Как показывают опыт и теория, в этих процессах в замкнутых системах энтропия всегда возрастает, и это свойство также присуще энтропии, как энергии свойственно сохраняться в этих же процессах. Рост энтропии в любом процессе продолжается не беспредельно, а лишь до определенного максимального значения, соответствующего состоянию равновесия, после чего все изменения состояния системы без внешнего воздействия невозможны. Данное положение можно рассматривать как общую формулировку второго начала термодинамики.

Третье начало термодинамики (тепловая теорема Нернста) имеет следующий вид:

т.е. при стремлении абсолютной температуры к нулю энтропия любого тела также стремится к нулю.