30. Статистическая физика (мкт) и термодинамика. Состояние термодинамической системы. Равновесное, неравновесное состояния. Термодинамические параметры. Процесс. Основные положения мкт.

Термодинамическая система — это любая область пространства, ограниченная действительными или воображаемыми границами, выбранными для анализа её внутренних термодинамических параметров.

Пространство, смежное с границей системы, называется внешней средой. У всех термодинамических систем есть среда, с которой может происходить обмен энергии и вещества.

Границы термодинамической системы могут быть неподвижными или подвижными.

Системы могут быть большими или маленькими, в зависимости от границ.

Система может существовать в вакууме или может содержать несколько фаз одного или более веществ. Термодинамические системы могут содержать сухой воздух и водяной пар (два вещества) или воду и водяной пар (две стадии одного и того же вещества). Однородная система состоит из одного вещества, одной его фазы или однородной смеси нескольких компонентов.

Системы бывают изолированными (замкнутыми) или открытыми. В изолированной системе не происходит никаких обменных процессов с внешней средой. В открытой системе и энергия и вещество могут переходить из системы в среду и обратно.

Состояние термодинамической системы определяется физическими свойствами вещества. Температура, давление, объем, внутренняя энергия, энтальпия и энтропия — это термодинамические величины, определяющие те или иные интегральные параметры системы. Данные параметры строго определяются лишь для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия.

Различают экстенсивные параметры состояния, пропорциональные массе термодинамической системы, и интенсивные параметры состояния, не зависящие от массы системы. К экстенсивным параметрам состояния. относятся: объём, Внутренняя энергия, Энтропия, Энтальпия, изохорно-изотермический потенциал Гиббсова энергия), изобарно-изометрический потенциал (Гельмгольцева энергия); к интенсивным параметрам состояния— давление, температура, концентрация, магнитная индукция и др. параметры состояния взаимосвязаны, так что равновесное состояние системы можно однозначно определить, установив значения ограниченного числа параметров состояния.

В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной моделью идеального газа, согласно которой:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, так как они в условиях, близких к нормальным (например, кислород и гелий), а также при низких давлениях и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу.

31. Температура в термодинамике. Термометры. Температурные шкалы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

температура(T) – это величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макросистем и не имеет смысла для систем, состоящих из небольшого числа частиц. Если при установлении теплового контакта между телами одно из тел передает энергию (тепло) другому, то считают, что первое тело имеет бoльшую температуру, чем второе. Термодинамическая шкала температур (шкала Кельвина) строится по одной реперной точке, так называемой тройной точке воды , в которой в состоянии равновесия могут находиться три фазы воды – твердая, жидкая и газообразная. По определению . Температура по шкале Цельсия связана с температурой по шкале Кельвина равенством . Температуру называютабсолютным нулем и ей соответствует t=-273.15. В дальнейшем мы выясним физический смысл температуры T.

термометры — приборы для измерения температуры.

Модель идеального газа является самой простой и вместе с тем хорошей моделью, описывающей поведение газа при не слишком низких температурах и больших давлениях. Это газ, молекулы которого не имеют собственного объема и не взаимодействуют на расстоянии. Вместе с тем взаимодействие между молекулами даже в случае идеального газа принципиально должно быть, так как только благодаря этому в системе может установиться равновесие. Можно сказать так, что идеальный газ – это газ, каждая молекула которого считает, что она одна в мире.

Под уравнением состояния газа понимают уравнение, связывающее параметры газа p,V,T.

Для идеального газа это уравнение имеет вид PV = nRT

Его называют уравнением Менделеева-Клапейрона.

где n – число молей газа;

P – давление газа (например, в атм;

V – объем газа (в литрах);

T – температура газа (в кельвинах);

R – газовая постоянная (8,31Дж/(моль К) )

моль – это количество вещества, в котором содержится одинаковых частиц, молярная масса – это масса одного моля, определяемая по таблице Менделеева. Нетрудно проверить, что уравнение состояния можно также записывать в двух других эквивалентных формах:pV=NkT , p=nkT

где n=N/V - концентрация частиц (число частиц в единице объема)