- •Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии.
- •Закон сохранения энергии.
- •Момент инерции. Кинетическая энергия вращения тела Момент инерции
- •Теорема Гюйгенса-Штейнера
- •Момент силы. Основной закон вращательного движения.
- •Момент импульса и закон его сохранения
- •Основные положения молекулярно -кинетической теории (mkt)
- •Модель идеального газа. Уравнение Менделеева - Клапейрона.
- •Обратимые и необратимые процессы.
- •Распределение молекул по скоростям (закон Максвелла).
- •17.Опытная проверка закона Максвелла.
- •Барометрическая формула Распределение Больцмана.
- •Явления переноса. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии.
- •Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Внутреннее трение. Закон Ньютона. Коэффициент вязкости.
- •Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение в жидкостях.
- •Капиллярные явления.
- •Внутренняя энергия тел. Количество теплоты.
- •28)Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
- •29)Классическая теория теплоемкости и ее недостатки. Теплоемкость
- •30) Круговые процессы. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.
- •31)Второй закон термодинамики. Энтропия и её свойства. Третий закон термодинамики.
- •Следствия Недостижимость абсолютного нуля температур
- •Поведение термодинамических коэффициентов
- •32)Энтропия и вероятность.
- •33)Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.
- •34)Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Сила, с которой действует электромагнитное поле на заряженные частицы
- •Уравнения Максвелла
- •35)Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов.
- •Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Системы зарядов.
- •Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
- •Связь между потенциалом и напряженностью. Потенциал заряженного проводника.
- •Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Электрическая энергия заряженного проводника и диэлектрического поля. Электрическая емкость уединенного проводника
- •Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
- •Сила взаимодействия между обкладками плоского конденсатора.
- •Диэлектрики в электрическом поле. Поляризуемость диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •Электрическое поле в проводниках. Понятие о токе проводимости, плотность тока и сила тока. Сторонние силы.
- •Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
- •41. Дифференциальная форма закона Ома. Правила Кирхгофа.
- •42. Закон Био-Савара-Лапласа и его приложения.
- •43. Движение заряженных частиц (токов) в магнитном поле. Формула Лоренца для силы, действующей на заряд со стороны электрического и магнитного полей. Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •44. Электромагнитная индукция. Самоиндукция.
- •45. Энергия магнитного поля тока
- •46. Принцип Гюйгенса. Представление о световых лучах. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение.
- •47. Интерференция света. Условия максимума и минимума интенсивности света при наложении когерентных волн. Интерференция от двух источников.
- •Интерференция света
- •48. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от круглого отверстия.
- •Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •Дифракция от дифракционной решетки. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
- •Пространственная дифракционная решетка. Формула Вульфа-Брегга. Пространственная решетка. Рассеяние света
- •§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа — Брэггов
- •Дисперсия света. Дисперсия света
- •Поглощение света. Рассеяние света.
- •Рассеяние света.
- •54.Поляризация света. Поляризаторы. Поляризация света при отражении от поверхности сред. Закон Брюстера. Естественный и поляризованный свет
- •§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •55. Поляризация света. Двойное лучепреломление. Призма Николя. Двойное лучепреломление
- •Поляризационные призмы и поляроиды
- •Вращение плоскости поляризации. Вращение плоскости поляризации
- •57.Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта
- •Модель атома по Бору. Постулаты Бора.
- •Постулаты Бора
- •Волны де Бройля.
- •Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •Энергетические уровни атома водорода, переходы между уровнями.
- •Законы взаимопревращений частиц, ядерные реакции, дефект масс. Дефект массы
- •Ядерные реакции и их основные типы
- •Строение ядер, ядерные силы, устойчивые и неустойчивые ядра. Размер, состав и заряд атомного ядра
- •Ядерные силы
- •Правила смещения
- •Гамма-излучение и его свойства
31)Второй закон термодинамики. Энтропия и её свойства. Третий закон термодинамики.
Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.
Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.
Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю.
Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.
Существуют несколько эквивалентных формулировок второго начала термодинамики:
Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему» (такой процесс называется процессом Клаузиуса).
Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).
Эквивалентность этих формулировок легко показать. В самом деле, допустим, что постулат Клаузиуса неверен, то есть существует процесс, единственным результатом которого была бы передача тепла от более холодного тела к более горячему. Тогда возьмем два тела с различной температурой (нагреватель и холодильник) и проведем несколько циклов тепловой машины, забрав тепло у нагревателя, отдав холодильнику и совершив при этом работу . После этого воспользуемся процессом Клаузиуса и вернем тепло от холодильника нагревателю. В результате получается, что мы совершили работу только за счет отъёма теплоты от нагревателя, то есть постулат Томсона тоже неверен.
С другой стороны, предположим, что неверен постулат Томсона. Тогда можно отнять часть тепла у более холодного тела и превратить в механическую работу. Эту работу можно превратить в тепло, например, с помощью трения, нагрев более горячее тело. Значит, из неверности постулата Томсона следует неверность постулата Клаузиуса.
Таким образом, постулаты Клаузиуса и Томсона эквивалентны.
Другая формулировка второго начала термодинамики основывается на понятии энтропии:
«Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии).
Такая формулировка основывается на представлении об энтропии как о функции состояния системы, что также должно быть постулировано.
Второе начало термодинамики в аксиоматической формулировке Рудольфа Юлиуса Клаузиуса (R. J. Clausius, 1865) имеет следующий вид:
Для любой квазиравновесной термодинамической системы существует однозначная функция термодинамического состояния , называемая энтропией, такая, что ее полный дифференциал .
В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи тепла всегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны.
Величина, равная произведению постоянной Больцмана на логарифм термодинамической вероятности, называется энтропией S. S = k·ln.
Свойства энтропии:
|
энтропия является аддитивной величиной; |
|
энтропия - есть функция состояния макросистемы; |
|
энтропия изолированной системы при протекании необратимых процессов возрастает; |
|
энтропия макросистемы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна. энтропия тела при абсолютном нуле равна нулю. Это - квантовомеханическое доказательство теоремы Нернста, являющейся третьим (по историческому времени открытия) началом классической термодинамики. При температурах, больших нуля, число квантовомеханических состояний любых тел больше единицы. Следовательно, энтропия веществ может быть только положительной величиной. |
энтропия является величиной аддитивной: энтропия сложной системы равна сумме энтропий ее частей.
Третье начало термодинамики (теорема Нернста) — физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю. Является одним из постулатов термодинамики, принимаемым на основе обобщения значительного количества экспериментальных данных.
Третье начало термодинамики может быть сформулировано так:
«Приращение энтропии при абсолютном нуле температуры стремится к конечному пределу, не зависящему от того, в каком равновесном состоянии находится система».
или
где — любой термодинамический параметр.
Третье начало термодинамики относится только к равновесным состояниям.
Поскольку на основе второго начала термодинамики энтропию можно определить только с точностью до произвольной аддитивной постоянной (то есть, определяется не сама энтропия, а только её изменение):
,
третье начало термодинамики может быть использовано для точного определения энтропии. При этом энтропию равновесной системы при абсолютном нуле температуры считают равной нулю.
Третье начало термодинамики позволяет находить абсолютное значение энтропии, что нельзя сделать в рамках классической термодинамики (на основе первого и второго начал термодинамики). В классической термодинамике энтропия может быть определена лишь с точностью до произвольной аддитивной постоянной , что не мешает термодинамическим исследованиям, так как реально измеряется разность энтропий в различных состояниях. Согласно третьему началу термодинамики, при значение .
В 1911 году Макс Планк сформулировал третье начало термодинамики, как условие обращения в нуль энтропии всех тел при стремлении температуры к абсолютному нулю: . Отсюда , что даёт возможность определять абсолютное значения энтропии и других термодинамических потенциалов. Формулировка Планка соответствует определению энтропии в статистической физике через термодинамическую вероятность состояния системы . При абсолютном нуле температуры система находится в основном квантово-механическом состоянии. Если оно невырожденно, то (состояние реализуется единственным микрораспределением) и энтропия при равна нулю. В действительности при всех измерениях стремление энтропии к нулю начинает проявляться значительно раньше, чем могут стать существенными дискретность квантовых уровней макроскопической системы и влияние квантового вырождения.