Вопрос №10. Теплоёмкость термодинамической системы. 1-ое начало термодинамики.

• Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия механической системы (или нек-рого тела) м-т меняться за счет 2-х различных процессов: совершения над системой (телом) работы А’ и передачи ему нек-рого количества теплoты Q.

Уже известно, что внутреннюю энергию составляют кинетическая энергия хаотического движения молекул и потенциальная энергия взаимодействия между молекулами, а также  внутримолекулярная энергия. Сообщение телу тепла не связано с перемещением внешних тел и, следоват-но, не связано с совершением над телом макроскопической работы. В этом случае изменение внутренней энергии обусловлено тем, что отдельные молекулы более нагретого тела совершают работу над «более холодными» молекулами тела, нагретого менее. Подобно тому, как количество энергии, переданное одним телом другому, определяется работой A, совершаемой другим тeлoм над иными телами, колич-во энергии, переданное от тела к телу путём теплопередачи, определяется количеством тепла Q, отданного одним телом другому.

• Т.о., приращение внутренней энергии системы д-но быть суммой совершённой над телом работы A’ и колич-вом переданного телу тепла Обычно вместо работы совершаемой телом над системой, рассматривают работу A, выполняемую системой же над внешними телами, т.е. тогда

• Этим соотношением выражается закон сохранения энергии, в нём заключается содержание 1-го начала термодинамики, к-рое формулируется т.о.: количество теплоты, сообщаемое механической системе, идёт на приращение внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

• Теплоёмкость ТС.

Если привести в соприкосновение два тела с различной температурой, то происходит обмен внутренней энергией. Величину переданной энергии теплового движения молекул измеряют количеством теплоты. Поэтому количество теплоты есть мера переданной телу или отданной им внутренней энергии . Теплоёмкостью нек-рого тела называют величину, равную колич-ву тепла, к-рое следует сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1К. В пересчете на 1 моль нек-рого вещества выражает молярную теплоёмкость. Если нагревание происходит при постоянном объёме, тело не совершает работы над внешними телами, а всё тепло идёт на приращение внутренней энергии: Т.о., теплоёмкость идеального газа при постоянном объёме оказывается величиной неизменной – не зависящей от пaраметров состояния газа, в частности, от T.

• Работу, совершаемую данным телом над внешними, м-но выразить ч/з величины давления и изменения объёма тела. Так, элементарной работе, совершённой газом, напр-р, при перемещении поршня на отрезок сопоставляется значение сила, с к-рой газ действует на поршень, рис.2), к-рое м-т быть выражено так Полная работа при изменении СТС между точками (1) и (2) (рис.1) выразится интегралом A₁₂ = (площадью под одной из кривых — 1→2 или 2→1). Если давление газа остаётся неизменным работа, к-рая совершается при изменении объема V₁ V₂, в непрерывном суммировании выразится так: A₁₂ = т.е., A₁₂ = p_S(V₂ –V₁) . Для любой ТС м-но записать величину элементарной работы в виде:

  • В ходе нагревания газа при постоянном давлении, он расширяется. Над окружающими телами совершается положительная работа. Следоват-но, для повышения температуры 1 моля газа на 1К уходит бóльшая энергия в этом случае молярную теплоёмкость выражают: Далее это выражение преобразуют с учётом того, что получая далее: т.е. работа, к-рую совершает 1 моль идеального газа при повышении его температуры на 1К в условиях постоянного давления, равна универсальной газовой постоянной R. Теплоёмкость же при этом

Вопрос №11.

Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей. 2-ое начало термодинамики.

Вопрос №12.

Электрический заряд. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля.

Вопрос №13.

Потенциал электростатического поля. Связь потенциала с напряжённостью.

Вопрос №14.

Силовые линии и поток напряжённости электрического поля. Теорема Гауса.

Вопрос №16.

Ёмкость. Конденсаторы. Электрическое поле в плоском конденсаторе. Плотность энергии электрического поля.

Вопрос №17.

Поляризация в диэлектриках. Полярные и неполярные диэлектрики.

1.4. Диэлектрики полярные, неполярные. В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Эта классификация исключительно важна при изучении как электрических, так и общих физико-химических свойств диэлектриков. Неполярные диэлектрики (нейтральные) — состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. Следовательно неполярные молекулы не обладают электрическим моментом и их электрический момент p = q • l = 0. Примером практически неполярных диэлектриков, применяемых в качестве электроизоляционных материалов, являются углеводороды, нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен, полистирол и др. Полярные диэлектрики (дипольные) — состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом. В таких молекулах из-за их асимметричного строения центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают. При замещении в неполярных полимерах некоторой части водородных атомов другими атомами или не углеводородными радикалами получаются полярные вещества. При определении полярности вещества по химической формуле следует учитывать пространственное строение молекул. К полярным диэлектрикам относятся феноло-формальдегидные и эпоксидные смолы, кремнийорганические соединения, хлорированные углеводороды и др.