9.Реальные газы.Изотермы Ван-дер-Вальса(?).Критическое состояие газа(?).

Реальный газ — газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева.

Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы в реальном газе взаимодействуют между собой и занимают определенный объем. Состояние реального газа часто на практике описывается обобщенным уравнением Менделеева — Клапейрона:

где p — давление; T — температура; Z_r = Z_r (p,T)  — коэффициент сжимаемости газа; m - масса; М — молярная масса; R — газовая постоянная.

10. Первое начало термодинамики.

 Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Изменение внутренней энергии при каком-либо перехде из состояния 1 в состояние 2 равно сумме совершенной над системой работы внешних сил и переданного ей количества теплоты.

11.Циклические процессы(?).Цикл Карно.Второе начало термодинамики.

Цикл Карно-единственный обратимый цикл,который можно осуществить между нагревателем и холодильником с фиксированными температурами . Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.

Цикл Карно состоит из четырёх стадий: Изотермическое расширение, Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение, Изотермическое сжатие, Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие.

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 должна равняться 0.

Формулировка  Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»^.

12.Физический смысл энтропии.Энтропия и Вероятность.

Энтропия - стремление любого вещества прийти к равновесному состоянию

Если рабочее тело совершает работу при температуре окружающей среды, то

Для обратимого процесса в изолированной системе. Отсюда видно, что чем больше Т1, тем больше работа, совершаемая системой. Максимальное значение энтропии соответствует температуре окружающей среды

Эту теплоту нельзя использовать.

Энтропия - мера потери работы вследствие необратимости реальных процессов.

Чем более необратим процесс, тем больше возрастает энтропия

Энтропия - мера беспорядка.

При подводе теплоты увеличивается хаотичность теплового движения, при отводе - возрастает упорядоченность. При Т o 0 в системе устанавливается максимальный порядок. Практически это проверить нельзя из-за недостижимости абсолютного нуля 

Формула Больцмана позволяет энтропии статистическое толкование: энтропия является мерой неупорядоченности системы. В самом деле, чем больше число микросостояний, реализующих макросостояние, тем больше энтропия.

Энтропия обладает свойством аддитивности: энтропия системы равна сумме энтропий тел, входящих в систему. Свойством аддитивности обладают также внутренняя энергия, масса, объем (температура, и давление таким свойством не обладает).

Более глубокий смысл энтропии вскрывается в статистической физике: энтропия связывается с термодинамической вероятностью состояния системы. Термодинамическая вероятность   состояния системы − это число способов, которыми может быть реализовано данное состояние системы, или число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние.

Согласно Больцману, энтропия системы и термодинамическая вероятность связаны между собой следующим образом:

   , где

 − постоянная Больцмана,  S − энтропия.

Энтропия определяется логарифмом числа микросостояний, с помощью которых может быть реализовано данное макросостояние.

В случае необратимых процессов в замкнутой системе энтропия возрастает, т. е. процессы в замкнутой системе идут в направлении увеличения числа микросостояний, иными словами, от менее вероятных состояний к более вероятным, до тех пор, пока вероятность состояния не станет максимальной. В случае обратимых процессов энтропия и  термовероятность замкнутой системы остаются постоянными. Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна.

Эти утверждения имеют место для систем, состоящих из очень большого числа частиц, но могут нарушаться в системах с малым числом частиц. Для малых систем может наблюдаться флуктуации, т. е. энтропия и термодинамическая вероятность состояний замкнутой системы на определенном отрезке времени могут убывать или оставаться постоянными.