ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. – 368 с./Под ред. Л.К.Мартинсона,

Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001

Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. — М.: Наука, 1975—1990.

системы, состоящие из очень большого числа частиц, например, газ. Как

Макросистема – система, имеющая массу, сравнимую с массой окружающих нас предметов и тел.

Микрочастица – частица, масса которой сравнима с массой атомов.

из-за большого числа взаимодействующих частиц – требуется составление и решение

в качестве основной применяемой величины выступает функция распределения.
При этом

Молекулярная (статистическая) физика изучает те свойства вещества, которые обусловлены его молекулярным строением.

такими средними величинами, которые характеризуют движение совокупности молекул.
Основные положения

1. Все тела состоят из молекул.

2. Все молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Между молекулами существуют силы притяжения и отталкивания.

Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая все его химические свойства.

конкретной физической природы их микрочастиц.
Термодинамический метод заключается в описании

строении системы (вещества) и физическая природа самой теплоты. При таком

(паскаль),

(кельвин).

равновесную термодинамику и неравновесную термодинамику или термодинамику необратимых процессов.
Термодинамическая

Замкнутая термодинамическая система – нет обмена энергией с внешней средой

Адиабатная термодинамическая система (адиабатически изолированная система) – система, которая не обменивается теплом с термодинамическими телами.

давление p, объем V, абсолютная температура T, концентрация n, плотность

В большинстве термодинамических задач трех параметров достаточно для описания состояния термодинамической системы.

сохранении внешних условий параметры состояния являются установившимися и не изменяются

Мы рассматриваем такие равновесные системы.

изолированная термодинамическая система (предоставленная себе самой) стремится к состоянию термодинамического

две термодинамические системы, имеющие тепловой контакт, находятся в состоянии термодинамического

2. Если какая-либо термодинамическая система находится в термодинамическом равновесии с двумя другими системами, то и эти две системы находятся в термодинамическом равновесии др. с другом.

параметры состояния. А термодинамический метод часто не работает без знания

термодинамический процесс.
Переход из одного термодинамического состояния в другое –

Состояние системы можно изобразить точкой на термодинамических плоскостях (pV, pT, TV). Т.к. параметры состояния взаимосвязаны, для изображения состояния достаточно двух параметров. Линия изображает процесс.

состояния как в прямой, так и в обратной последовательности (направлении);

Равновесный процесс является обратимым.

последовательность равновесных состояний системы.
Процессы перехода

Круговой или циклический – термодинамический процесс, в ходе которого система возвращается в исходное состояние.

обладает внутренней энергией.
Внутренняя энергия U тела складывается из кинетической

Внутренняя энергия U – функция состояния, т.е. ее значения зависят только от термодинамических параметров в данном состоянии (в данный момент времени), но не от способа перехода в это состояние.

Если при установлении теплового контакта между телами одно из

Температура – функция внутренней энергии системы и обычно возрастает с увеличением внутренней энергии.

Теплопередача – передача энергии от одного тела к другому без переноса вещества и совершения механической работы.

равновесные термодинамические системы находятся в тепловом контакте и имеют одинаковую

2. Если какая-либо равновесная термодинамическая система имеет одну и ту же температуру с двумя другими системами, то эти три системы находятся в термодинамическом равновесии при одной и той же температуре.

используют некоторые особые точки.
По международному соглашению температурную шкалу строят

Tтр = 273,16 К.

1 К = 1 С.

кипения воды  100 кельвин.
Tпл = 273,15 К; Tк

Здесь t – температура по шкале Цельсия, T – температура по шкале Кельвина.

Температуру T = 0 называют абсолютным нулем, ему соответствует

это одна из макроскопических характеристик макросистемы. Она не имеет смысла

путем совершения работы одного тела над другим всегда связана с

Работа есть мера переданной от одного тела к другому механической энергии.

Работа, совершенная телом, считается положительной; работа, полученная телом – отрицательной.

между телами не связана с изменением внешних условий и перемещением

Количество теплоты δQ – величина переданной от одного тела к другому энергии теплового движения молекул посредством теплообмена между телами.

Три основных способа теплообмена: конвекция; теплопроводность; излучение.

Теплота, полученная телом, считается положительной, отданная телом – отрицательной.

газ:
1. молекулы идеального газа не взаимодействуют (практически не взаимодействуют)

2. в равновесном состоянии движения молекул полностью хаотично. Это позволяет в грубом приближении считать, что все молекулы движется только в направлениях x,y и z.

каждом из этих направлений движутся по n/3 молекул, или n/6

Только в простейшем случае (для идеального газа) знаем связь параметров состояния.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).

в общем случае совершает работу A, получает количество теплоты Q,

внутренняя энергия системы изменяется на ΔU.

приращение ΔU её внутренней энергии и на совершение системой работы

(10.1)

где

Здесь U1 и U2 – внутренняя энергия системы в состояниях 1 и 2 соответственно.

< 0 – работа производится над системой.
Приращение внутренней энергии

Рассмотрим элементарный процесс, для которого δQ – количество теплоты, поступающее в систему на элементарном участке процесса.

δQ и δA – элементарные значения теплоты и работы соответственно,

Работа A не является функцией состояния.