12. Термодинамический метод исследования, понятие о равновесном процессе. Уравнение состояния идеального газа, изопроцессы.

Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического. Термодинамика базируется на двух началах — фундаментальных законах, установленных в результате обобщения опытных данных.

Область применения термодинамики значительно шире, чем молекулярно-кинетической теории, ибо нет таких областей физики и химии, в которых нельзя было бы пользоваться термодинамическим методом. Однако, с другой стороны, термодинамический метод несколько ограничен: термодинамика ничего не говорит о микроскопическом строении вещества, о механизме явлений, а лишь устанавливает связи между макроскопическими свойствами вещества. Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое, но отличаясь различными методами исследования.

Если систему изолировать, то со временем она перейдёт в равновесное состояние. Равновесным состоянием системы называют состояние, при котором все параметры имеют определённое значение. Равновесное состояние – равновесный процесс.

Изопроцессы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин — параметров состояния: давление, объём или температура — остаются неизменными. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — изоэнтропийный (например, обратимый адиабатический процесс). Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора, изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.

Изобарный процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении (P = const).

Изохорный процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме (V = const). Для идеальных газов изохорический процесс описывается законом Шарля: для данной массы газа при постоянном объеме, давление прямо пропорционально температуре.

Изотермический процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре (T = const). Изотермический процесс описывается законом Бойля — Мариотта.

13. Первый закон термодинамики, его содержание. Адиабатический процесс.

Первый закон термодинамики - физический закон, согласно которому количество теплоты, которое получено телом или системой, расходуется

- на изменение внутренней энергии;

- на работу тела или системы против внешних сил.

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

Адиабатический процесс – это процесс, который происходит без теплообмена с окружающей средой. Рассматриваем некий объем воздуха, то окружающей средой для него будет соседние объемы воздуха, земная поверхность и мировое пространство, т.е. изменения температуры, плотности и давления без теплообмена с окружающей средой. Строго адиабатических процессов в атмосфере нет, но для быстропротекающих атмосферных процессов можно принять это условие. Если некоторая масса воздуха расширяется адиабатически, то она выполняет работу против внешних сил давления за счет внутренней энергией воздуха. При расширении воздуха затрачивается внутренняя энергия его и это уменьшение приводит к падению температуры этой массы и к падению давления внутри этой массы. При адиабатическом сжатии воздуха работают уже внешние силы, давление, внутренняя энергия массы увеличивается и тем самым воздух нагревается и одновременно растет давление . В атмосфере расширение воздуха и связанное с этим падение температуры и давление происходит чаще всего при восходяшем давлении воздуха.