3. Внутренняя энергия идеального газа. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

Внутренняя энергия идеального газа:

,

где   — количество вещества,   — изменение температуры.

Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы: для статистической системы, которая находится в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная kT/2, а на каждую колебательную степень свободы — в среднем энергия, равная kT. Колебательная степень обладает вдвое большей энергией, т.к. на нее приходится как кинетическая энергия (как в случае поступательного и вращательного движений), так и потенциальная, причем средние значения потенциальной и кинетической и энергии одинаковы.

4. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Теплоемкость. Уравнение Майера.

Первое начало термодинамики — закон сохранения энергии для термодинамических систем. Термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Формулировка: В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным.

Т еплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT:

Уравнение Майера:

Cp = Cv + R Оно показывает, что расширение моля идеального газа при постоянном давлении и изменении его температуры на 1 Кельвин требует дополнительного, по сравнению с изобарическим расширением, количества теплоты, необходимого для совершения работы. Это значение равно универсальной газовой постоянной.

5. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты. Политропические процессы.

Адиабатический процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством . Адиабатический процесс для идеального газа описывается уравнением Пуассона: линия, изображающая адиабатный процесс на термодинамической диаграмме, называется адиабатой.

Уравнение адиабаты:

где   — его объём,   — показатель адиабаты,   и   — теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении и постоянном объёме.

Политропный процесс, политропический процесс — термодинамический процесс, во время которого удельная теплоёмкость газа остаётся неизменной.

В соответствии с сущностью понятия теплоёмкости  , предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс ( ) и адиабатный процесс ( ).

В случае идеального газа, изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропными.