ТЕПЛОЁМКОСТЬ

•ТЕПЛОЁМКОСТЬ

•Удельной теплоёмкостью называется величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К.

•Молярной теплоёмкостью C называется величина, равная количеству теплоты dQ , необходимому для нагревания одного моля вещества на 1 К

•В зависимости от условий сообщения веществу теплоты различают

•

водном растворе (aq) полагается равной нулю:

•

теплоёмкость при постоянном давлении Cp

•

и теплоёмкость при постоянном объеме Сv

Второе начало термодинамики

•Все процессы можно подразделить на положительные, отрицательные и равновесные

•Положительным (самопроизвольным или естественным) называется процесс, совершающийся в системе без вмешательства со стороны окружающей среды.

•Отрицательным (несамопроизвольным или неестественным) называется процесс который требует для своего протекания затраты энергии от какого –либо внешнего источника. В результате отрицательного процесса система удаляется от состояния равновесия

•Равновесным называется процесс, при котором система непрерывно проходит последовательный ряд равновесных состояний. Равновесные процессы являются пограничными между положительными и отрицательными процессами

Энтропия

•В любой формулировке второе начало термодинамики отражает эмпирическое наблюдение того факта, что все системы самопроизвольно меняются таким образом, что уменьшается их способность к изменению, т.е они стремятся к состоянию равновесия. Для количественного описания такого стремления системы к состоянию равновесия была введена новая функция состояния системы - энтропия

Смысл второго начала термодинамики состоит в том, что всякий самопроизвольный (а значит и необратимый) процесс в замкнутой

системе сопровождается возрастанием энтропии системы

теплота – это не функция состояния – это форма передачи энергии.

Неравенства Клаузиса

•Для получения характеристик необратимых процессов рассмотри перевод системы из начального состояния 1 в конечное 2 двумя путями обратимым и необратимым самопроизвольным

•В первом случае DU = Qобр -Wобр .

•Во втором случае DU = Qнеобр -Wнеобр .

•Здесь Q – поглощённая системой теплота, W – совершенная работа

Совершенную работу W всегда можно представить в виде суммы

механической работы расширения системы pV и полезной работы

W совершаемой системой

dW = dW + pdV

Поскольку внутренняя энергия U и энтропия S – функции состояния, то

DU и DS не зависят от пути перехода.

Известно, что при обратимом проведении процесса совершаемая системой работа больше, чем при необратимом (когда часть работы затрачивается на диссипативные процессы):

Wнеобр < Wобр

Следовательно, Qнеобр < Qобр .

Статистическое определение энтропии

•Статистическое определение энтропии основано на идее о том, что необратимые процессы в термодинамики вызваны переходом в более вероятное состояние (Формула Больцмана)

•S= K lnW

Расчет изменения энтропии

•1) Фазовый переход

•2)Изохорный процесс

•3)Изобарный процесс

•4) для различных процессов с идеальным газом

Третье начало термодинамики

•Третье начало термодинамики (теорема Нернста)

— физический принцип, определяющий поведение энтропии при абсолютном нуле температуры. Является одним из постулатов термодинамики.

•Третье начало термодинамики может быть сформулировано так:

•«Приращение энтропии при абсолютном нуле температуры стремится к конечному пределу, не зависящему от того, в каком равновесном состоянии находится система».

Изменение энтропии в изолированных системах

1. Одним из примеров самопроизвольного процесса в изолированной системе является изотермическое расширение идеального газа:

δQ = dU + pdV dU = CVdT

δQ = CVdT + pdV, но dT = 0

δQ = pdV, поскольку pV = RT, то p = RT/V δQ = RT·dV/V

Проинтегрируем это выражение: v2

Q = ∫RT·dV/V = RTln(V2/V1)

V1

Поскольку температура остается постоянной, выражение для изменения энтропии имеет вид:

Q/T = S2 – S1 = ∆S = R·ln(V2/V1) ∆S = nRln(V2/V1)

Поскольку V2>V1, отношение V2 к V1 всегда больше единицы, и поэтому изменение энтропии положительно.

Таким образом, увеличение объёма, то есть, расширение, при постоянной температуре сопровождается ростом энтропии.