21Объекты и задачи термодинамики. Модель макросистемы – идеальный газ. Параметры состояния p V. Температура. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа.

О бъекты, макроскопич наход в непрерывном хаотич дв-ии (газы, жадкости) 1)размер молекул V_мол<<V_газа, P<100атм. 2) взаимод модекул, расст меньше атомных можно принебречь. Пвз=0. взаимод молекул типа столкновони переводят газ из сост неравновесн в равновесн.N,m,μ-молярна масса, масса 1 моля. N_a=6,02*10^-26 1/кмоль. Число молей υ=m/ μ=N_A/N (1), m0=m/N= μ/N_{A (2)}, ρ=m/V(3), n=N/V(кончентрация) P=F/S (5)(Па) 1 атм=10⁵, для идеального газа Ур-ие Менделеева-клапейрона pV=(m/ μ)RT (6) при P<100атм. Для идеального газа T=<E_k> одной молекулы=[m₀U²/2]=m₀<U²>/2=3KT/2, K=1,38 *10^-23Дж/К, внутренняя энергия идеального газа. Складывается из сумм кинетич энергий отдельных частиц. Потенциал энергией пренебрегаем. 1) одноатомная мол-ла. <E_k>=3KT/2. число степеней свободы-число независ координат, окр положение мол-лы в пр-ве. (x,y,z)→i=3, <E_k>/i=KT/2. з-н равнораспредел эжнергии по степеням свободы. На каждую степень макросист приходится средняя энергия=KT/2. 2) жесткая двухатомная молекула. X₁,y₁,z₁+x₂,y₂,z₂=6-1=5U(x,y,z)+2_вращ. Дв-ие мол-лы можно трактовать как поступат движ-ие центра масс и вращат движ-ие относит ц.масс. 3) i₃=?. i₃=3+3+3-3=6=3_{поступат}+3_вращат / 4) газ из n-молекул, каждая из которых имеет i-степеней свободы. I=N*i→V= ^N ∑_i=1E_k=I*KT/2=(N*i*KT)/2=(i/2)(m/ μ)RT=(i/2)PV. U=(i/2)PV (10).

22Работа, совершаемая газом в различных процессах.

F =PS, dA=Fdx=p(Sdx)=PdV (1), A=₁∫²PdV (2) на PV A газа. 1) изохорный. V=const→dV=0→dA=∫pdV=0. 2) изобарный p=const. A=₁∫²pdV=P_V1∫^V2dV=p(V₂-V₁) 3) изотермич T=const, PV=(m/μ)RT, P=(mRT/μ)1/v=c/V, A=_v1∫^v2pdV=c_v1∫^v2dV/V=C lnV|^v2_v1=(m/μ)RT lnV₂/V₁. A_T=(m/μ)RT ln(V₂/V₁) (10). круговой процесс. A₀=A_1а2+А_2б1=А_1а2-А_1б2. если по часовой, то Аф>0, иначе Аф<0.

Работа газа в различных процессах.1.Изотермический процесс. (T=const) U=i/2 m/M RT, T=T2-T1=0, U=0, A=pV? Q=A? Q>0-нагревание, Q<0-охлаждение, P1V1=P2V2=const. P от V 2.Изохорный процесс.(V=const) A=pV=0, Q=U+A, Q=U, P1/T1=P2/P1=const. P от T Изобарный процесс. (p=const) Q=U+A, V1/T1=V2/T2=const, v от T Адиабатный процесс.(bQ=0) PV=const p от V 5. Круговой процесс- такой процесс, по завершении которого система возврашается в исходное состоянее.

23 Теплота. Первый закон термодинамики. Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа в различных процессах.

в ыдел 2 формы обмена энергии между макросост: обмен энергии в форме тепла,мех энергия. 1) мех А: та часть внутр энергии, кот переходит от одной макросис к другой, так что Wхаотич дв-ия частиц одной сист превращ в W направленного единого дв-ия другой сист. пример: при контакте сист С и В V сист С увеличился. С и В стала двигаться со v=U. тогда говорят, что сисст С сов А над В. а)∆Uc=Uc^|-Uc=-A (1). изменение энергии сист C= -A. в различных сист:. теплота: пусть сист В в контакте с сист С. тепло-часть внутренн энергии хаотич дв-ия одной макросист, кот переходит в энергию хаотич движ-ия другой макросист. б) ∆Vc=const→∆Uc=Uc-Uc^|=Q (2).сист В имеет 20 Дж-внутр эн-ия и она может передать сист С 10 Дж внутр энергии (тепла). в) пусть сист С получ внутр энергию в форме тепла от другой сист и соверш мех А над внешн телами. ∆U=Q-A (1) з-н термодин-ки Q=∆U+A (3) тепло, полученн макросист идет на изменение её внутр энергии и на соверш сист работы над внешн телами. ∆V>0 сист расшир→А>0, ∆V<0 сист сжим-ся→А<0-говор,что внешн тела соверш положит работу А^|, равную –А над сист, Q>0 сист получает тепло Q<0 сист отдает тепло Q^|=-Q. 1) изотермич T=const, ∆U=0. V=(i/2)(m/μ)RT=const, Q=∆U+A, Q_T=A_T. (3^|) 2) изохорный V=const A=0→(3) Q_V=∆V=(i/2)(m/μ)R∆T (3^||) 3) адиабатный Q=0→(3), 0=∆U+A_ад, A_ад=-∆U=(-i/2)(m/μ)R∆T, A_ад>0, ∆T<0-уменьш теплоты ∆T>0-увелич теплоты