15.Внутренняя энергия идеального и ван-дер-ваальсовского газов.

Вну́тренняя эне́ргия тела — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. В идеальном газе потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала и внутренняя энергия равна сумме энергий отдельных молекул . -средняя кин. энергия одной молекулы. Ввиду полной беспорядочности движения молекул в газе все направления перемещения молекулы равновероятны => Энергия молекул, состоящих из некоторого числа атомов, не жестко связанных друг с другом, складывается из энергии поступательного движения, вращательной энергии и энергии колебаний Ei = Eпоступ + Eвращ +Eколеб. Нет причин полагать, что поступательное движение является в какой-то мере выделенным по сравнению с вращательным или колебательным. Поэтому следует считать, что по-прежнему на каждую степень свободы молекулы приходится энергия, равная kT/2. Однако следует учесть особенность, связанную с колебательным движением. Средняя энергия колебательного движения складывается из средней кинетической энергии и равной ей средней потенциальной энергии. Поэтому на каждую колебательную степень свободы приходится энергия, в два раза большая, чем на поступательные или вращательные степени свободы. Следовательно, средняя энергия молекулы должна равняться: <Ei> = i·k·T, где i — сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: i = iпоступ + iвращат + 2·iколеб.=> Внутренняя энергия на один моль идеального газа:

Внутренняя энергия Ван-дер-Ваальского газа: Пусть над газом Ван-дер-Ваальса осуществляется процесс без теплообмена с окружающей средой. Тогда изменение его внутренней энергии можно записать в виде . При тех же условиях изменение внутренней энергии идеального газа можно было бы рассчитать по формуле . , , где p’ и V’ давление и объем идеального газа при тех же условиях. . Первое слагаемое в правой части выражения представляет собой изменение внутренней энергии газа Ван-дер-Ваальса => => . произвольную константу интегрирования необходимо положить равной нулю, так как при a=0 выражения для внутренних энергий газа Ван-дер-Ваальса и идеального газа должна совпадать: . ( -масса тела, -молярная масса) =>

16.Основные законы (начала) термодинамики.

Начала термодинамики — совокупность постулатов, лежащих в основе термодинамики. Первое начало термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии термодинамической системы (тела) может быть осуществлено двумя путями: путём совершения механической работы и путём теплопередачи. Энергия, переданная системе путём теплопередачи, называется количеством теплоты Q. ,где A’-механической работа, совершённой над системой. . работа, совершенная над системой , равна работе, совершенной системой , взятой с обратным знаком. . . . Второе начало термодинамики может быть также сформулировано следующим образом: невозможны такие процессы, единственным конечным результатом которых явилось бы отнятие от некоторого тела определенного количества тепла и превращения этого тепла полностью в работу. Или «невозможны такие процессы, единственным конечным результатом которых был бы переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому». Из второго начала термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя второго рода, принцип действия которого основан на полном преобразовании теплоты в работу. Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов. Коэффициент полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и устройства машины, а является функцией только температуры нагревателя T1 и холодильника T2 . Третье начало термодинамики: При стремлении температуры любой равновесной термодинамической системы к абсолютному нулю ее энтропия стремится к некоторой универсальной постоянной величине, значение которой не зависит от каких-либо термодинамических параметров системы и может быть принято равной нулю: . Cледствием третьего начала термодинамики является невозможность использования уравнения Клапейрона-Менделеева для описания идеального газа при температурах, близких к абсолютному нулю. . Нулевое начало термодинамики (общее начало термодинамики) — физический принцип, утверждающий, что вне зависимости от начального состояния изолированной системы в конце концов в ней установится термодинамическое равновесие, а также что все части системы при достижении термодинамического равновесия будут иметь одинаковую температуру. Тем самым нулевое начало фактически вводит и определяет понятие температуры, т.е. если система А находится в термодинамическом равновесии с системой В , а та, в свою очередь, с системой С , то система А находится в равновесии с С . При этом их температуры равны.