Физические основы термодинамики и молекулярной физики. Термодинамическая система и понятие о ее равновесии.

Физические основы термодинамики и молекулярной физики. Термодинамическая система и понятие о ее равновесии.

Совокупность тел, составляющих макроскопическую систему, называется термодинамической системой.

Система может находиться в различных состояниях. Величины, характеризующие состояние системы, называются параметрами состояния: давление P, температура T, объём V и так далее. Связь между P, T, V специфична для каждого тела и называется уравнением состояния.

Равновесной называется такая система, параметры состояния которой одинаковы во всех точках системы и не изменяются со временем (при неизменных внешних условиях). При этом в равновесии находятся отдельные, макроскопические части системы.

Процесс – переход из одного равновесного состояния в другое.

Релаксация – возвращение системы в равновесное состояние. Если система выведена из состояния равновесия и предоставлена самой себе, то есть, не подвержена внешним воздействиям, то в течение достаточно большого промежутка времени самопроизвольно происходит процесс перехода к равновесному состоянию. Время перехода – время релаксации.

Если равновесие установилось, то система самопроизвольно не сможет выйти из него. Например, если опустить горячий камень в холодную воду, то через некоторое время наступит равновесное состояние: температуры выровняются. Но обратный процесс невозможен – температура камня самопроизвольно не увеличится.

2. Термодинамические параметры.

Термодинамическая система: Совокупность рассматриваемых тел обмен. Энергией как между собой так и между другими внешними телами.

3. Понятие о релаксации термодинамической системы. Закон макроскопической необратимости.

Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное называется процессом релаксации, а время перехода называется временем релаксации.

Закон макроскопической необратимости можно конкретизировать. Из каких бы начальных неравновесных состояний с заданными и фиксированными внешними параметрами и энергией система не исходила, она придет в одно и то же состояние равновесия.

4. Опытные газовые законы. Их изображения в координатах PV, PT, VT

Опытные газовые законы:

1) Изотермический (Бойля-Мариотта) T=const

2) Изохорный (Закон Шарля) V=const

3) Изобарный (Закон Гей-Люссака) P=const

4) Адиабатический процесс

5) Политропический процесс. Процесс, при котором теплоёмкость газа остаётся постоянной. Политропический процесс – общий случай всех перечисленных выше процессов.

6) Закон Авогадро. При одинаковых давлениях и одинаковых температурах, в равных объёмах различных идеальных газов содержится одинаковое число молекул. В одном моле различных веществ содержится N_A=6, 02·10²³молекул (число Авогадро).

7) Закон Дальтона. Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений Р, входящих в неё газов:

Парциальное давление Pn – давление, которое оказывал бы данный газ, если бы он один занимал весь объем.

При , давление смеси газов:

8) Объединённый газовый закон (Закон Клапейрона).

В соответствии с законами Бойля – Мариотта и Гей-Люссака можно сделать заключение, что для данной массы газа

5. Закон Авогадро. Число Авогадро. Количество вещества.

1) Закон Авогадро: Закон Авогадро. При одинаковых давлениях и одинаковых температурах, в равных объёмах различных идеальных газов содержится одинаковое число молекул. В одном моле различных веществ содержится N_A=6, 02·10²³молекул (число Авогадро).

Число Авогадро

Количество вещества:

6. Уравнение Клапейрона. Нормальные условия. Уравнение состояний идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева).

Уравнение Клапейрона:

Нормальные условия: Стандартные условия для температуры и давления – это значения температуры и давления, с которыми соотносятся значения других физических величин, зависящих от давления и температуры. Стандартное давление (10(5) Па) Стандартная температура (300 К (0 С)) или влажность 0% и тд.

Уравнение состояния идеального газа: