9. Работа расширения для идеальных газов при адиабатическом процессе. Вывести уравнения адиабат.

Термодинамика (греч. термо - «тепло», динамика - «сила») - раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

Для многих систем единственный вид работы – работа расширения. Практическое значение имеет обычно работа расширения газа, причем многие газы при достаточно низких давлениях и сравнительно высоких температурах приближенно подчиняются законам идеальных газов. При расширении газа совершается работа, которая вычисляется по уравнению: (1 )или в интегральной форме: (2).

Для интегрирования уравнения (2) нужно знать зависимость между давлением и объемом газа, т.е. уравнение состоTяния газа. Эта зависимость для идеального газа описывается уравнением состояния Клапейрона-Менделеева: ; гдеn-количество идеального газа в молях; R-универсальная газовая постоянная, равная 8,314 ДЖ/(моль∙К). Рассмотрим выражения для максимальной работы расширения идеального газа в адиабатическом процессе.

Адиабатический процесс отвечает условию Q=0. В этом процессе одновременно изменяются температура и давление газа. В связи с тем, что газ не получает теплоты извне, работа адиабатического расширения производится за счет уменьшения внутренней энергии и газ охлаждается: (4).

Приращение внутренней энергии зависит от молярной теплоемкости идеального газа при постоянном объеме , т.е.:

Из сравнения уравнений (4) и (5) получаем: где- начальная и конечная температура, соответственно.

Из соотношения для адиабатического процесса, пологая , получаемое выражение: (7).

Но по (5) по (3) при, поэтому имеем:

Учитыва, что для идеального газа получаем в результате интегрирования: Откуда:

Между параметрами p, V, T при протекании адиабатического процесса в идеальном газе имеют место соотношения: где

10. II закон термодинамики, формулировки. Основные понятия: самопроизвольные и не самопроизвольные процессы, обратимые и необратимые процессы. Постулат Планка. Расчет абсолютного значения энтропии.

Термодинамика (греч. термо - «тепло», динамика - «сила») - раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

Второе начало термодинамики – это общий закон природы, действие которого простирается на самые разные системы. Второе начало термодинамики носит статистический характер и применимо только к системам из большого числа частиц, т.е. таким, поведение которых подчиняется законам статистики. Второе начало получило более полное физическое разъяснение в статистической термодинамике. Оно может быть выведено из постулатов статистической иермодинамики. Но это не противоречит сделанному утверждению: один постулат заменяется другим. Второе начало термодинамики, так же как и первое начало, является постулатом. . .

Процессы, которые совершаются в системе без вмешательства со стороны окружающей среды, называются самопроизвольными. Эти процессы протекают или в изолированной системе, или в неизолироанной, сопровождаясь уменьшением внутренней энергии системы и передачей энергии в окружную среду в форме теплоты или работы, или, наоборот, увелечением внутренней энергии за счет теплоты и работы полученной из окружающей среды. Процессы, которые без «вмешательства извне» сами собой совершаться не могут, называются несамопроизвольными, неестественными или отрицательными.Такие процессы не могут происходить в изолированной системе, так как для этого они требуют воздействия извне, сос стороны окружающей среды. Необратимыми процессами называются такие процессы, после протекания которых систему и окружающую среду одновременно нельзя вернуть в прежнее состояние. При необратимом процессе систему можно вернуть к первоначальному состоянию, но при этом в окружающей среде останутся некоторые изменения, «следы» необратимого процесса. Обратимыми процессами называются такие процессы, после которых можно вернуть и систему, и окражующую среду в прежнее состояние. При этом в обратном процессе система проходит через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, но в обртном порядке.

Постулат Планка: энтропия индивидуального кристаллического вещества при абсолютном нуле равна нулю:. Постулат Планка справедлив только для индивидуальных веществ, кристаллы которых идеально построены (в кристаллической решетке все узлы заняты молекулами или атомами, правильно чередующимися и закономерно ориентированными). Такие кристаллы называются идеальными твердыми телами. Реальные кристаллы не являются таковыми, так как их кристаллическая решетка построена не идеально. В соответствии с постулатом Планка уравнение для идеального твёрдого тела примет вид: .