Лекция 3 Три закона термодинамики

молекул.
2. Атомы и молекулы находятся в
непрерывном хаотическом движении.

3. Молекулы взаимодействуют с друг другом.
На больших расстояниях они притягиваются, на малых – отталкиваются.

числа частиц к объему:
Количество вещества
1 моль содержит 6,0221367·1023 штук частиц.

Число частиц в 1 моле, называется числом Авогадро,
NA = 6,0221367·1023 моль–1.

водорода.
В длину молекула насчитывает 1,4 нм,
расстояние между соседними

Бесконтактный атомно-силовой микроскоп

V
[V ] = м3
Давление p
1 атм = 1, 013·105

Давление - мера силового действия частиц на поверхность,
численно равная силе нормального давления,
действующую на единицу поверхности при столкновении
частиц с этой поверхностью.

мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

бы на стенки сосуда отдельный газ смеси, если бы находился

Давление p смеси газов на стенки сосуда равно сумме парциальных давлений p1, p2, p3, ...

Закон Дальтона о парциальных давлениях

ему кривая – изотермой

кривая – изобарой
Закон Гей-Люссака

кривая – изохорой
Закон Шарля

ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними

функция состояния ТД системы

- функция процесса ТД системы

движения молекул газа
Внутренняя энергия газа.
Внутренняя энергия тела есть суммарная

С учетом числа степеней свободы:

Изменение внутренней энергии определяется только изменением температуры

He, Ne, Ar и т.д.)
i=3
число независимых величин (координат), полностью задающих

Число степеней свободы молекулы.

iпост + iвращ = 3 + 2 = 5
3) Трехатомный

i = iпост + iвращ = 3 + 3 = 6

4) Многоатомный газ
( H2SO4, CH4 и т.д.)

i=6

к другому при их контакте или другими способами, например, излучением.

не является функцией состояния

функция процесса

произведению давления на приращение объема газа.
Работа газа

к нему (или отнять от него) для его нагревания (охлаждения)

Удельная теплоемкость

Удельной теплоемкостью называется теплоемкость единицы массы вещества, удельная теплоемкость численно равна количеству теплоты , которое требуется для изменения температуры 1 кг вещества на величину dT

изменения температуры 1 моля вещества на величину dT
Молярная теплоемкость

идеального газа при V=const

идеального газа при p=const

теплообмена с окружающей средой.

Процесс, происходящий в условиях теплоизоляции (термостат).
Очень быстро

Работа совершается за счёт изменения внутренней энергии системы.

6. Адиабатический процесс.

(адиабата)
1 → 2 изотермическое расширение (изотерма)
-показатель адиабаты,

термодинамики.
(закон термодинамики)

Формулировка Клаузиуса (1850) Невозможен циклический процесс, единственным результатом

Невозможна самопроизвольная передача
теплоты от холодного тела к теплому.

эффективностью. 
Формулировка Карно (1824)
Невозможно создать вечный двигатель второго

протекать только в одном направлении.
Примеры:
диффузия;
теплопроводность.
торможение
Если в замкнутой системе происходит

колебания;
собственные (незатухающие) электромагнитные колебания.
адиабатный процесс.
Обратимый процесс – это процесс, при

до 0С
Плавление льда при 0С
Нагревание воды до 100С
Испарение воды 100C

макросостояние системы.
8. Статистический смысл энтропии.

может быть реализовано данное макросостояние системы.
пример
G=8

льда.

Чем больше беспорядка, тем больше стат.вес данного состояния, тем больше

Энтропия является мерой беспорядка в статистической системе

Энтропия аддитивная величина.

упорядоченной системы
Энтропия любой термодинамической системы стремится к нулю при

Абсолютный ноль температуры не может быть достигнут

Физика сверхнизких температур
- криогенная физика. 

состояний, возвращается в исходное состояние.
Примеры:
Цикл Карно (мах КПД)
Цикл Дизеля
10. Круговые

Работа за цикл – площадь ограниченная кривой, изображающей цикл.

устройство, в котором
хаотическое движение молекул превращается в упорядоченное
движение;

– нагреватель (Т1)
– холодильник (Т2)
– рабочее тело (газ)

рабочий цикл которого является обратимым и состоит из двух изотерм

Цикл Карно для идеального газа

КПД идеального теплового двигателя (максимальное значение КПД теплового двигателя):

двигателя
внутреннего сгорания (1) и дизельного двигателя (2)
1→2 и 3→4

1→2 и 3→4 – адиабаты
2→3 – изобара
4→1 – изохора
η ~ 40%