Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Техническая физика»
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
Учебное пособие по физике для студентов дневной и заочной форм обучения
Электронное учебное издание
М и н с к 2 0 1 0
2
УДК 539.19(075.8)
С о с т а в и т е л и :
В.И. Кудин, В.А. Мартинович
Р е ц е н з е н т ы :
В.Р. Соболь, зав. кафедрой «Общая и теоретическая физика» БГПУ, доктор физико-математических наук;
А.А. Баранов, доцент кафедры «Физика» БНТУ
В пособии рассмотрены основы термодинамики, реальные газы, фазовые переходы первого рода, а также методы получения низких температур и сжижения газов. Для проверки усвоения изложенного материала приведены контрольные вопросы. Материал изложен в объеме программы курса физики для технического университета и окажет помощь студентам в освоении лекционного курса, на практических занятиях, а также при подготовке к выполнению лабораторных работ физического практикума по данному разделу физики.
Белорусский национальный технический университет пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь Тел.(017) 292-77-52 факс (017) 292-91-37
Регистрационный № БНТУ/ФИТР47 – 9.2010
©БНТУ, 2010
©Кудин В.И., Мартинович В.А., 2010
|
3 |
СОДЕРЖАНИЕ |
|
1. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ............................................................. |
4 |
1.1. Термодинамика изохорического процесса: V=const....................................... |
5 |
1.2. Термодинамика изобарического процесса: P=const. Соотношение Майера... |
6 |
1.3. Термодинамика изотермического процесса: T=const ..................................... |
8 |
1.4. Термодинамика адиабатического процесса: dQ=0 ......................................... |
9 |
1.5. Политропические процессы............................................................................ |
12 |
1.6. Теплоемкость идеального газа........................................................................ |
13 |
Контрольные вопросы............................................................................................. |
15 |
2. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ........................................................... |
16 |
2.1. Цикл Карно и его КПД..................................................................................... |
18 |
2.2. Энтропия. Примеры вычисления энтропии................................................... |
20 |
2.3. Энтропия и второе начало термодинамики................................................... |
22 |
2.4. Третье начало термодинамики........................................................................ |
24 |
2.5. Термодинамические потенциалы или функции состояния.......................... |
24 |
Контрольные вопросы............................................................................................. |
26 |
3. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ................................................................................................. |
28 |
3.1. Уравнение состояния реального газа............................................................. |
28 |
3.2. ИзотермыВан-дер-Ваальса. Параметрыкритическогосостояниявещества.. |
30 |
3.3. Внутренняя энергия реального газа................................................................ |
34 |
3.4. Эффект Джоуля - Томсона ............................................................................. |
35 |
4. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ................................... |
40 |
4.1. Фазовые превращения реального газа............................................................ |
41 |
4.2. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения |
|
жидкость-газ (Ж↔Г)............................................................................................... |
42 |
4.3. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения |
|
твердое тело-жидкость (Т↔Ж).............................................................................. |
44 |
4.4. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения |
|
твердое тело-газ (Т↔Г). Тройная точка. Диаграмма состояния........................ |
45 |
5. МЕТОДЫПОЛУЧЕНИЯНИЗКИХТЕМПЕРАТУР ИСЖИЖЕНИЯГАЗОВ... |
47 |
5.1. Метод испарения жидкостей........................................................................... |
47 |
5.2. Метод адиабатического расширения газа...................................................... |
48 |
5.3. Получение низких температур и сжижение газов ........................................ |
50 |
Литература................................................................................................................ |
54 |