Второе начало термодинамики и его статистический смысл Гипотиза Больцмана о связи энтропий и вероятности состояния.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

С точки зрения статистической физики второе начало термодинамики имеет статистический характер: оно справедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций препятствует точному его выполнению, однако вероятность сколь-нибудь значительного нарушения крайне мала.

Клаузиус, рассматривая второе начало термодинамики, пришёл к выводу, что энтропия Вселенной как замкнутой системы стремится к максимуму, и в конце концов во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название «тепловой смерти». С другой стороны, Больцман высказал мнение, что нынешнее состояние Вселенной — это гигантская флуктуация, из чего следует, что большую часть времени Вселенная все равно пребывает в состоянии термодинамического равновесия («тепловой смерти»).

Флуктуации

Флуктуации — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами.

Примером термодинамических флуктуаций являются флуктуации плотности вещества в окрестностях критических точек, приводящих, в частности, к сильному рассеянию света веществом и потери прозрачности.

Флуктуации, вызванные квантовомеханическими эффектами присутствуют даже при температуре абсолютного нуля. Они принципиально неустранимы. Пример проявления квантовомеханических флуктуаций — эффект Казимира, а также силы Ван-дер-Ваальса.

Явление переноса в газах.

Явление переноса в газах – необратимый процесс, происходящий в том случае. Если отклонения от равновесия не велики. При нарушениях равновесия в телах возникают потоки тепла, либо массы, электрического заряда и т.п., сопутствующие этому явления называются явлениями переноса.

Различают три явления переноса: внутреннее трение (вязкость), теплопроводность и диффузию.

Диффузия Теплопроводность Внутреннее трение

Диффузия (лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание) — процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей D=1/3 < V> *лямда (средняя скорость теплового движении и средняя длина пробега)

Теплопрово́ дность — это способность вещества пропускать через свой объём тепловую энергию, а также количественная оценка этой способности (также называется коэффициентом теплопроводности).

Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передается из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. X=BnC_v

Вя́ зкость(вну́ треннее тре́ ние) — одно из трёх явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: пуаз, Па*с) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м² /с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объема через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

где < u > — средняя скорость теплового движения молекул, λ − средняя длина свободного пробега n=1/3 ро*< v> *лямда

Зависимость коэфицентов переноса от параметров.

Xобратно пропорционально корню из массы, зависит от числа степеней свободы молекулы, с понижнием давления уменьшается с повышением температуры растет пропорционально корню из тем-ры.

D коэф диффузии обратно пропорционален числу молекул в единице объема а следовательно и давлению. с повышением температуры растет пропорционально корню из тем-ры.

Вязкость не зависит от числа молекул в единице объема. А следовательно и от давления.Это справедливо пока лямда остается малой по сравнению с размерами зазора, как только это нарушается коэф. Вязкости начинает все больше зависить от давления уменьшаясь с его понижением. Растет с температурой пропорционально корню из Т

8.4 Связь между коэф. (вывод)

Закономерности всех явлении переноса сходны между собой.внешнее сходство их математических выражений обусловлено общьностью лежащего в основе явления теплопроводности, диффузии и внутреннего трения молекулярного механизма перемешивания молекул в процессе их хаотического движения и столкновения друг с другом. n=ро*D лямда/nC_v =1

Реальные газы

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

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; Zr = Zr (p, T) — коэффициент сжимаемости газа; М — масса; R — газовая постоянная

Изотермы реальных газов

Для исследования поведения реального газа рассмотрим изотермы Ван-дер-вальса. Кривые зависимости р от V_m при заданны Т, определяемых уравнением Ван-дер-Вальса. Эти кривый для четырех различных температур имеют своеобразный характер. При высоких температурах изотерма реального газа отличается от изотермы идеального газа лишь некоторым искажением ее формы, оставаясь монотонно спадающей кривой. При некоторой температуре т критическая на изотерме имеется лишь ода точка перегиба, называемая критической точкой, в этой точке касательная к неи параллельна оси абсцисс.Следовательно в этой точке объем и давление называются также критическими. Состояние с критическими параметрами называется критическим состоянием. При нзких температурах изотермы имеют волнообразный участок, сначала опускаясь вниз, затем поднимаясь вверх и снова монотонно опускаясь.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒