26. Внутренняя энергия как функция состояния. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Теплоемкости идеального газа.

Вну́тренняя эне́ргия тела (E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы.

• - подведённое к телу количество теплоты

• - работа, совершаемая телом против внешних сил

Первое начало термодинамики — закон сохранения энергии для термодинамических систем. Термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным. (Джоуль)

Первое начало термодинамики:

при изобарном процессе

при изохорном процессе

при изотермическом процессе

при адиабатном процессе

Адиабатным называется квазистатический процесс, при котором Q = 0. В адиабатном процессе вся работа совершается за счет внутренней энергии газа.

Теплоёмкость идеального газа — отношение количества теплоты, сообщённого газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло.

27. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Второе начало термодинамики. Тепловые машины и их кпд. Цикл Карно. Теоремы Карно.

Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. На практике обратимый процесс реализовать невозможно. Он протекает бесконечно медленно, и можно только приблизиться к нему.

Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия, теплопроводность и др.

Второе начало термодинамики. Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему».

Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара».

Теплова́я маши́на — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник).

Пусть тепловая машина состоит из нагревателя с температурой , холодильника с температурой и рабочего тела.

Цикл Карно состоит из четырёх стадий:

1) Изотермическое расширение. 1-2

2) Адиабатическое расширение. 2-3

3) Изотермическое сжатие. 3-4

4) Адиабатическое сжатие. 4-1

- цикл Карно.

28. Энтропия и ее свойства. Связь энтропии со статистическим весом состояния. Статистическое истолкование второго начала термодинамики.

Термодинамическая энтропия S является функцией состояния термодинамической системы. Энтропия не зависит от способа достижения этого состояния, а определяется параметрами этого состояния.

- число возможных микросостояний, с помощью которых можно составить данное макроскосостояние.

Принцип Больцмана связывает микроскопические свойства системы с одним из её термодинамических свойств.

Свойства:

1) Если система частиц совершает обратимый процесс и получает тепло , то ее энтропия, увеличивается

2) Если система совершает обратимый процесс и при этом отдает тепло , то ее энтропия уменьшается

3) Если система адиабатически изолирована , и совершает обратимый процесс, то ее энтропия не изменяетсяS=const.

4) Увеличение температуры вещества при его нагревании ведет к росту его энтропии.