22. Ідеальний газ. Основне рівняння мкт ідеального газу

Подібно до використання в механіці ідеалізованого поняття матеріальної точки, в молекулярній фізиці використовують поняття ідеального газу як величезної сукупності матеріальних точок, які не взаємодіють одна з одною на відстані. За умови достатньо низького тиску і високої температури реальні гази (азот, кисень та ін.) за своїми властивостями близькі до моделі ідеального газу. Основним рівнянням МКТ ідеального газу є математичний вираз тиску газу через концентрацію його молекул (де V — об’єм), масу кожної молекули і квадрат середньої швидкості молекули: . 

30. Кількість теплоти Q, яка надається системі, витрачається на збільшення внутрішньої енергії системи ΔU і на виконання роботи А проти зовнішніх сил.

Q =U + A .

ізобарний процес ( p = const )

Q =U + A

Q=1/2

Молекулярно теплоємністю при постійному тиску називають кількість теплоти, яку необхідно затратити для того щоб нагріти 1 моль газу ізобарно на 1 кельвін.

Cp=Q/∆T*V

Cp=(i+2)/2*K

31 Адіабатичним називається процес, що протікає без теплообміну з навколишнім середовищем. Оскільки , то перший закон термодинаміки для адіабатичного процесу буде мати вигляд:. Але, а. Після підстановки одержуємо:. Оскільки, тоабо. Останнє вираження являє собою диференціал суми логарифмів:, відкіля випливає що. Враховуючи, що, то. Використовуючи властивості логарифмів (), одержуємо:

.

Виразимо температуру з рівняння Менделєєва–Клапейрона і підставимо в останню формулу: , . Але, оскільки , то в остаточному підсумку одержуємо: або . Отримане рівняння називається рівнянням Пуассона.

32.Цикл Карно

Круговим називається процес в результаті якого термодинамічна система повертається в попередній стан.

В результаті кругового процеса зміна внутрішньої енергії = 0

Величина виконаної роботи дорівнює різниці теплот наданої та відданої термодинамічній системі

Процес який може бути повторений у зворотному напрямку називається повтореним

33.ККД циклу Карно

Розглянемо коловий процес, в ре-зультаті якого тепло, відняте від якогось тіла, можна перетворити в роботу i прито-му якнайкраще.

Карно довів теорему: iз вcix періо-дично діючих теплових машин, що мають однакові температури нагрівачів i холо-дильників, найбільший ККД мають обо-ротні машини; при цьому ККД оборотних машин, що працюють при однакових тем-пературах нагрівачів i холодильників, до-рівнюють один одному i не залежать від конструкції машини.

Цикл Карно складається з двох ізотерм i двох адіабат

Ізотермічне розширення i стиск задані, відповідно, кривими 1–2 i 3–4, адіабатне розширення i стиск –, відповідно, кривими 2–3 i  4–1. Для виконання циклу Карно необхідні термостат з температурою (нагрівник) i термостат з температурою (холодильник), причому . При проходженні адіабатних ділянок циклу система повинна бути термоізольованою від навколишнього середовища.

Визначимо ККД циклу Карно. При ізотермічному пpoцеci i робота розширення газу дорівнює кількості теплоти , що отримав газ від нагрівника:

.

При адіабатному розширенні робо-та виконується за рахунок зміни внутріш-ньої енергії:

.

При ізотермічному стисканні газу виконується робота i газ віддає холо-дильнику кількість теплоти :

.

Робота адіабатного стискання:

.

В результаті колового циклу вико-нується робота

.

Термічний ККД циклу Карно

.

Використаємо рівняння адіабат  2–3 і 4–1:

, ;

_\.

Звідси

.

Тоді,

і

Для циклу Карно ККД визначається лише температурами нагрівника i холодильника.

34. Ентропія властивості ентропії

Відношення кількості теплоти переданної термодинамічній системі до температури при якій відбувалася ця передача називається скритою теплотою.

Знайдемо змінну скритої теплоти циклу Карно:

Як видно з отриманого результату існує функція що характеризує стан термодинамічної системи яку назвали ентропією..

Властивості ентропії:

1. для ізольованої термодинамічної системи ентропія системи дорівнює сумі окремих елементів системи.

2. Для замкненого круглвлгл процесу ентропія = 0.

3. Для ізольованої системи зміна ентропії не може бути меншою нуля.

4.ентропія – функція стану. Якщо процес проводять адіабатично, то ентропія системи не змінюється. Це означає, що адіабати є одночасно і ізоентропи. Кожної більш "високо" розташованій адіабаті відповідає більше значення ентропії;

5ентропія – величина аддитивна, тобто ентропія макросистеми дорівнює сумі ентропій окремих її частин;

6.Ентропія замкнутої макросистеми не зменшується – вона або зростає, або залишається сталою.