Термодинамическая теория теплоемкости

1. Что такое теплоемкость тела? При каких условиях эта величина приобретает оп­ределенный физический смысл? Ограничены ли какими-нибудь пределами возможные зна­чения теплоемкости? При каких условиях теплоемкость бывает отрицательной величиной?

2. Выведите обобщенную формулу для теплоемкости термодинамической системы.

3. Как при помощи математического выражения первого закона термодинамики найти связь между двумя значениями теплоемкости идеального газа С_pи С_v?

4. В чем физическая причина различия значений теплоемкости С_pи С_v?

5. Что называют теплотой изотермического изменения какого-либо параметра термодинамической системы?

6. Приведите примеры естественных и технических адиабатных процессов. Чему равна работа, совершаемая идеальным газом при адиабатическом процес­се? При изотермическом процессе?

7. За счет какого источника энергии совершается работа при изотермическом про­цессе? Справедливо ли утверждение, что газ, сжатый в баллоне, обладает запасом потенци­альной энергии, аналогично сжатой пружине?

8. К какому предельному значению стремится величина теплоемкости тела при приближении условий термодинамического процесса, для которого определяется теплоем­кость тела, к изотермическим (адиабатным)?

9. Какому условию удовлетворяют процессы, называемые политропическими? Как записывается уравнение этих процессов? Как связан показатель политропы со значение теплоемкости системы в соответствующем процессе?

Второе начало термодинамики. Энтропия

1. Дайте качественную формулировку второго начала термодинамики. Чем отличаются процессы превращения работы в теплоту от процессов превращения теплоты в работу?

2. Какому требованию должно удовлетворять устройство, совершающую механи­ческую работу за счет подводимого количества тепла для того, чтобы это устройство могло считаться тепловой машиной в термодинамическом смысле?

3. Можно ли назвать тепловой машиной цилиндр, наполненный газом и замкнутый поршнем, который в результате нагревания (охлаждения) газа совершает непрерывное дви­жение только в одну сторону?

4. Что называется к.п.д. тепловой машины? Чему равен к.п.д. цикла Карно, осуще­ствляемого с идеальным газом? Выведите формулу.

5. В каком соотношении находится к.п.д. тепловой машины, работаю­щей по произвольному круговому циклу, с к.п.д. машины Карно с теми же тепловыми резервуарами?

6. Какие формулировки можно дать второму закону термодинамики? Как можно доказать эквивалентность формулировок Клаузиуса и Томпсона-Планка?

7. Справедливо ли утверждение, что второй закон термоди­намики не допускает возможности полного превращения тепла в работу?

8. В чем разница "вечных двигателей" первого и второго рода?

9. Почему "осуществление" вечного двигателя второго рода было бы практически эквивалентно "построению" вечного двигателя первого рода?

10. Что можно сказать о значении к.п.д. необратимых тепловых машин по сравнению с к.п.д. обратимых машин, работающих в том же интервале температур? В чем содержание теорем Карно? Как они доказываются?

11. Что такое приведенное количество тепла? Какому условию удовлетворяют приведенные количества тепла для цикла Карно? Какому условию они удовлетворяют для произвольного кругового процесса?

12. Как записывается дифференциал энтропии dS? Является ли энтропия функцией состояния? Как записать второе начало термодинамики с помощью функции энтропии? Каковы свойства энтропии?

13. Как изменяется энтропия при обратимых и необратимых процессах? Чему равно значение dS для необратимого кругового процесса?

14. Изменяется ли энтропия при адиабатических процессах?

15. Как записывается выражение для энтропии идеального газа?

16. Как записывается основное уравнение термодинамики для равновесных процессов?

17. Как вычисляется изменение энтропии в равновесных процессах?

18. Изменяется ли энтропия идеального газа при его адиабатном расширении в пус­тоту?

19. Как с помощью второго начала термодинамики можно найти соотношение меж­ду значениями С_ри C_vдля произвольного вещества? Когда значения теплоемкости С_р и C_vравны? Когда разность этих величин стремится к бесконечности?

20. Почему все процессы, сопровождающиеся механическим трением, являются не­обратимыми процессами?

21. Почему циклы всех практически осуществляемых тепловых машин необратимы?

22. Как записывается второе начало термодинамики для неравновесных процессов?

23. Каковы следствия из закона возрастания энтропии для неравновесных процессов?

24. Что происходит с энтропией системы при взаимной диффузии двух различных газов? В чем суть парадокса Гиббса?

25. Сформулируйте пределы применимости второго начала термодинамики.