38. Изменение энтропии при обратимых и необратимых процессах.

Изменение энтропии в результате обратимого процесса записывается:

∆S = , где – теплота, передаваемая системе при температуре Т.

Изменение энтропии в результате необратимого процесса записывается:

dS >

39. Третье начало термодинамики (теорема Нернста).

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) — физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю.

Теорема Нернста утверждает, что всякий термодинамический процесс, протекающий при фиксированной температуре T в сколь угодно близкой к нулю,  , не должен сопровождаться изменением энтропии S, то есть изотерма   совпадает с предельной адиабатой  .

40. Принцип работы тепловой машины. Кпд.

Всякий двигатель можно представить как систему, совершающую многократно круговой процесс (цикл). Пусть в ходе цикла рабочее вещество сначала расширяется до объёма V2, а потом сжимается до объёма V1. Чтобы работа за цикл была положительной, давление в процессе расширения должно быть больше, чем при сжатии. Для этого рабочему веществу в ходе расширения нужно сообщать дополнительное количество энергии Q1. А при сжатии забирается энергия Q2. Совершая цикл, рабочее вещество возвращается в исходное состояние. Изменение внутренней энергии dU=0. Работа, совершаемая за цикл: А=Q1-Q2.

Периодически действующий двигатель, совершающий работу за счёт получаемого из вне тепла, называется тепловой машиной. КПД такой машины определяется, как отношение работы к полученному из вне количеству теплоты. ŋ=

41. Цикл Карно. Теорема Карно.

Для работы теплового двигателя необходимо наличие двух тепловых резервуаров нагревателя с температурой Т1 и охладителя с температурой Т2, где Т1>Т2. Будем считать. Что теплоёмкость резервуаров бесконечна. Это значит, что отдача или забор теплоты не меняет его температуры.

Диаграмма цикла Карно.

Найдём КПД цикла: совершив цикл, система возвращается в исходное состояние. Значит, полное изменение энтропии за цикл равно нулю. На участке АВ изменение энтропии равно Q1/T1. На участке CD –Q2/T2. На участке AD и ВС изменение энтропии равно нулю.

Полное изменение: ∆S = - = 0 ==> =

КПД тепловой машины ŋ =  ŋ = 1-

Это и есть запись КПД цикла Карно, откуда следует теорема Карно: КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от состояния рабочего вещества и определяется только температурой нагревателя и охладителя.

42. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

Поведение реальных газов хорошо удовлетворяет модели идеального газа при уравнении Менделеева-Клапейрона только при малых плотностях. Малые плотности газа реализуются только при малых давлениях и высоких температурах. С ростом давления при постоянной температуре левая часть уравнения должна оставаться постоянной, однако при давлениях порядка в 100 атмосфер наблюдается заметное отклонение от равенства. Для описания поведения газа в широком интервале давлений и температур записывается уравнение Ван-дер-Ваальса:

где

•  — давление,

•  — молярный объём,

•  — абсолютная температура,

•  — универсальная газовая постоянная.

Коэффициенты a и b - есть константы Ван-дер-Ваальса, имеющие разные значения для различных газов.

Анализ формулы показывает, что - есть добавка к внешнему давлению, которое обусловлено взаимным притяжением молекул друг к другу. Их взаимодействие существенно на небольших расстояниях, определяемых R молекулярного действия. = .

Коэффициент «b» определяет объём молекул в сосуде.

Внутренняя энергия 1 моля газа: U = T +

Уравнение Ван-дер-Ваальса представляет собой уравнение третьей степени относительно объёма. Это уравнение имеет три вещественных корня.