
- •1.Исторический обзор развития термодинамики и статистической физики.
- •2.Простые модельные системы. Конфигурации. Макросостояние и микросостояние системы. Однородное и неоднородное состояние системы
- •3.Распределение вероятностей для случайной физической величины. Теоремы сложения и умножения вероятностей.
- •4. Понятие вероятности. Статистическая независимость и квадратичная флуктуация
- •5.Равновесное и неравновесное состояния системы. Флуктуации. Необратимость. Энтропия.
- •6.Классическое описание движения механических систем. Канонические уравнения движения гамильтона
- •7.Фазовое пространство. Точка фазового пространства. Объем фазового пространства. Фазовая траектория. Статистический ансамбль.
- •8.Теорема лиувилля. Функция статистического распределения
- •9.10.14 Статистический интеграл. Статистическая сумма. Канонический ансамбль.
- •11. Распределение Максвелла
- •12. Распределение Максвелла-Больцмана
- •13.Микроканонический ансамбль.
- •17. Уравнение состояния идеального газа
- •18. Одноатомный идеальный газ.
- •19. Двухатомный идеальный газ. Вращательная и колебательная степени свободы.
- •20.Классическая теория теплоемкости многоатомного идеального газа.
- •23.25. Квантово-механическое описание систем. У.Ш. Рассчет числа возможных состояний ид.Газа.
- •29.21 Теплоемкость твердых тел. Теория эйнштейна.
- •30. Теплоемкость твердых тел. Теория Дебая.
- •31. Теория флуктуаций
- •32.Термодинамическая система. Равновесные состояния и равновесные процессы. Температура. Нулевое начало.
- •33.Изопроцессы. Работа.
- •35. Теплоемкость газа.
- •36. Круговые процессы. Цикл Карно.
- •38. Процесс джоуля-томсона
- •40. Второе начало термодинамики.
- •41.Энтропия. З-н возраст.Э-пии
- •42. Неравенство клаузиуса. Общие условия термодин-го равновесия и устойчивости однородной системы.
- •43. Третье начало термод. И его следствия
- •44.Системы с переменным количеством вещества. Химический потенциал.
- •45.Равновесие фаз. Фазовые переходы первого рода
- •47. Броуновское движение. Уравнение фоккера-планка
- •48. Фазовые переходы второго рода. Теория ландау
- •51.Явления переноса. Уравнение фурье. Нестационарное уравнение теплопроводности.
- •52. Каноническое распределение и термодин. Функции.
33.Изопроцессы. Работа.
Внутреннюю энергию макросистемы можно изменить, совершив над системой работу А' внешними макроскопическими силами, либо путем теплопередачи.
Совершение работы сопровождается перемещением внешних тел, действующих на систему (так например ведет себя поршень в цилиндре с газом).
Если
объем макросистемы (например, газа)
получает приращение dV,
а давление, оказываемое ею на соседние
тела (стенки), равно р,
то
элементарная работа сил, действующих
со стороны газа на стенки: δA=pdV;Работа,
совершаемая газом при конечных изменениях
объема, например от V1
до
V2
должна
быть представлена в виде интеграла:
P=const,
A=p(V1-V2);T=const,
A=p1V1ln(V2/V1);V=const,
A=0;δQ=0,
34.
Первое начало термодинамики.
Принцип
энергии – это частный случай закона
сохранения энергии для термодинамических
систем. Рассмотрим 2 состояния системы:
1 и 2, соответственно с энергиями и
.
Пусть эта система имеет только механический
контакт:
(1).Работа считается положительной, если
совершается за счет энергии системы.
Пусть имеет место только тепловой
контакт. Это означает, что обмен энергией
осуществляется только через теплоту:
(2)
– тепловой контакт. Если имеют место
оба контакта, то:
(3) или
(4). 1-е начало – изменение энергии системы
равно количеству теплоты подведенному
к ней минус работа совершенная системой.
Выводится при рассмотрении круговых
процессов.
,
,
35. Теплоемкость газа.
Теплоемкость:
(1). Физический смысл: энергия, которая
необходима, чтобы изменить температуру
на один градус. Теплоемкость –
характеристика процесса.
(2),
(3)
(3)→(2),
;
(4)
Процесс V= const.
,
(5),
(6)
I(T,P)
,
(7),
(8)
36. Круговые процессы. Цикл Карно.
1.
Рабочим телом (рабочим агентом) называется
термодинамическая система, совершающая
процесс и предназначенная для
преобразования одной формы передачи
энергии - теплоты или работы - в другую.
Например, в тепловом двигателе рабочее
тело, получая энергию в форме тепла,
часть ее передает в форме работы.
2.
Нагревателем (теплоотдатчиком) называется
система, сообщающая рассматриваемой
термодинамической системе энергию в
форме тепла.
Холодильником
(теплоприемником) называется система,
получающая от рассматриваемой
термодинамической системы энергию в
форме тепла.
3. Круговые процессы
изображаются в термодинамических
диаграммах в виде замкнутых кривых.
Работа против внешнего давления,
совершаемая системой в обратимом
круговом процессе, измеряется площадью,
ограниченной кривой этого процесса в
диаграмме V - р.
Прямым циклом называется
круговой процесс, в котором система
совершает положительную работу: А >
0. В диаграмме V - p прямой цикл изображается
в виде замкнутой кривой, проходимой
рабочим телом по часовой стрелке.
Обратным,
циклом называется круговой процесс, в
котором работа, совершаемая системой,
отрицательна А < 0. В диаграмме V - p
обратный цикл изображается в виде
замкнутой кривой, проходимой рабочим
телом против часовой стрелки.
В тепловом
двигателе рабочее тело совершает прямой
цикл, а в холодильной машине - обратный
цикл.
4. Термическим (термодинамическим)
коэффициентом полезного действия (к.
п. д.) h называется отношение теплового
эквивалента А работы, совершенной
рабочим телом в рассматриваемом прямом
круговом процессе, к сумме Q1 всех
количеств тепла, сообщенных при этом
рабочему телу нагревателями:
h = A/Q1 =
(Q1 - Q2)/Q1
где Q2 - абсолютная величина
суммы количеств тепла, отданных рабочим
телом холодильникам. Термический к. п.
д. характеризует степень совершенства
преобразования внутренней энергии в
механическую, происходящего в тепловом
двигателе, который работает по
рассматриваемому циклу.
5. Циклом Карно
называется прямой круговой процесс
(рис. 1), состоящий из двух изотермических
процессов 1 - 1' и 2 - 2' и двух адиабатических
процессов 1' - 2 и 2' - 1. В процессе 1 - 1'
рабочее тело получает от нагревателя
количество тепла Q1 а в процессе 2 - 2'
рабочее тело отдает холодильнику
количество тепла Q2.
Рис.1.
Цикл Карно
Теорема Карно: термический
к. и. д. обратимого цикла Карно не зависит
от природы рабочего тела и является
функцией только абсолютных температур
нагревателя (T1) и холодильника (T2):
h =
(T1 - T2)/T1
37. ПОЛИТРОПИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
Так
называют процессы, уравнение которых
в переменных р,
V
имеет
вид
(1)
где п
—
произвольное число
- показатель политропы, как положительное,
так и отрицательное, а также равное
нулю. Таким образом, любой процесс,
уравнение которого можно свести к виду
(1), является политропическим.
Соответствующую кривую называют
политропой.
Политропическими
являются, в частности, процессы
изохорический, изобарический,
изотермический и адиабатический.
Отличительной особенностью всех
политропических процессов является
то, что в ходе этих процессов теплоемкость
системы остается постоянной: С=const.
В зависимости от процесса можно определить
значение n: P=const,
n=0;T=const,
n=1;δQ=0,
n=γ,
γ=Cp/Cv;V=const,
n=∞