30. Экспериментальные газовые законы

Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс, T=const). При постоянной Т давление изменяется обратно пропорционально объему. Закон Гей-Люссака (изобарический процесс, P=const). Объем пропорционален температуре по шкале Кельвина. Закон Шарля (изохорический процесс, V=const). давление данной массы газа (m=const) пропорционально температуре по шкале Кельвина. Кельвины=Цельсии+273

31. Числом степеней свободы - это число независимых переменных, полностью определяющих положение системы в пространстве. на каждую степень свободы молекулы приходится в среднем энергия 12kT (в расчете на одну молекулу)

а) Так, положение в пространстве материальной точки полностью определяется заданием трёх её координат (например, декартовых x, y, z или сферических , т.е. число степеней свободы i=3).

б ) Система из 2-х жёстко связанных материальных точек (отрезок, их соединяющий, фиксирован  ). Координаты этих 2-х точек связаны соотношением , при этом достаточно задать 5 координат, а шестую можно найти из приведённого соотношения, т.е. i=5. Если точки не связаны между собой жёстко, то число степеней свободы i=6. Изменение даёт ещё одну степень свободы, которая называется колебательной. Положение системы, состоящей из 2-х жёстко связанных материальных точек (или, например, стержня) можно задать следующим образом: задать 3 координаты центра инерции системы Си2 угла   и  , которыми определяется направление в пространстве оси системы (Рис. 7.1).

Первые три степени свободы называется поступательными, а две другие –вращательными. Вращательные степени свободы соответствуют вращению вокруг 2-х взаимно перпендикулярных осей (всего i =5).

в) Положение абсолютно твёрдого тела можно определить, задав 3 координаты центра инерции (поступательные степени свободы) и 3 угла (вращательные степени свободы). Т.е. i=6

32. Внутренняя энергия идеального газа – кинетическая энергия его молекул, тк потенциальная их энергия равна нулю.

R = 8,310 Дж/К*моль — универсальная газовая постоянная, k — постоянная Больцмана,

33. Газ, расширяясь, может совершить работу. При этом внутренняя энергия превращается в механическую.

34. П ервоеначало термодинамики. Теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил. ΔU=Q+A (Q-кол-во подведенной теплоты, ΔU- изменение внутренней энергии, А-работа газа)

35. Теплоемкость идеального газа — это отношение количества теплоты, сообщенного газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло.

Для любого идеального газа справедливо соотношение Майера: ,

где R — универсальная газовая постоянная, — молярная теплоёмкость при постоянном давлении,

—молярная теплоёмкость при постоянном объёме.

У равнение Майера вытекает из первого начала термодинамики, примененного к изобарическому процессу в идеальном газе: , в рассматриваемом случае: . Очевидно, уравнение Майера показывает, что различие теплоёмкостей газа равно работе, совершаемой одним молем идеального газа при изменении его температуры на 1 K, и разъясняет смысл универсальной газовой постоянной R — механический эквивалент теплоты.

36. Адиабатический процесс - термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством. Адиабатические процессы обратимы только тогда, когда в каждый момент времени система остаётся равновесной (например, изменение состояния происходит достаточно медленно).

37. Цикл Карно – это цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. →→→→→→→→

Тепловой двигатель, работающий по циклу Карно, называется идеальным.

38. Второе начало термодинамики - 1) по Кельвину: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу; 2) по Клаузиусу: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому

Можно дать более короткую формулировку второго начала термодинамики: в процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия не убывает. Существенен момент, что речь идет о замкнутых системах, так как в незамкнутых системах энтропия может вести себя произвольным образом (возрастать, убывать, оставаться постоянной). Кроме того, повторим еще раз, что энтропия остается постоянной в замкнутой системе только при обратимых процессах. При необратимых процессах и в замкнутой системе энтропия всегда возрастает.

Формула Больцмана S=k•lnW дает объяснение постулируемое вторым началом термодинамики возрастанию энтропии в замкнутой системе при необратимых процессах: возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные состояния. Значит, формула Больцмана дает статистическое толкование второго начала термодинамики. Являясь статистическим законом, оно описывает закономерности хаотического движения огромного числа частиц, которые составляющих замкнутую систему.