Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

Из (8) вытекают три следствия:

если Т = const (изотермический процесс), то pV = const. Это равенство выражает закон Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная;

если p = const (изобарный процесс), то V/T = const (закон Гей-Люссака);

если V = const (изохорный процесс), то p/T = const (закон Шарля).

 

Билет№23

Число степеней свободы = числу параметров, которые необходимо задать, чтобы полностью определить положение системы в пространстве.
Для точки (одноатомный газ) 3.
Для двухатомного газа 5. При этом предполагается, что две точки (атомы) соединены жестким стерженьком. Число степеней свободы 2х3-1 (из-за фиксированного расстояния).
Для трех- и более атомных газов 6. Опять предполагается, что все точки (атомы) соединены жесткими стерженьками.

 

Билет№24

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.

 

Билет№25

Билет №27

Обратимые и необратимые процессы, пути изменения состояния термодинамической системы. Процесс называют обратимым, если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса. Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым.

Круговой процесс (цикл) в термодинамике, процесс, при котором физическая система (например, пар), претерпев ряд изменений, возвращается в исходное состояние. Термодинамические параметры и характеристические функции состояния системы (температура Т, давление р, объём V, внутренняя энергия U, энтропия S и др.) в конце Круговой процесс вновь принимают первоначальное значение и, следовательно, их изменения при Круговой процесс равны нулю (DU = 0 и т. д.)

Теплова́ я маши́ на — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно пара или газа.

Идеальная тепловая машина — машина, в которой произведённая работа и разница между количеством подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной машины описывается циклом Карно.

Билет№28

Термодинамическая вероятность — число способов, которыми может быть реализовано состояние физической системы. Втермодинамике состояние физической системы характеризуется определёнными значениями плотности, давления, температуры и др. измеримых величин.

Вероятность термодинамическая (обозначается W) равна числу микросостояний, реализующих данное макросостояние, из чего следует, что W³ = 1. Вероятность термодинамическая связана с одной из основных макроскопических характеристик системы энтропией S соотношением Больцмана: S = k * ln(W), где k — Больцмана постоянная.

энтропия S, является функцией состояния термодинамической системы.

.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

Система стремится самопроизвольно перейти в состояние с максимальной термодинамической вероятностью.

Статистическое толкование второго начала термодинамики придает энтропии конкретный физический смысл меры термодинамической вероятности состояния системы.

Билет№29

Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям основан на предположениях, что газ состоит из большого числа N одинаковых молекул, его температура постоянна, а молекулы совершают тепловое хаотическое движение. При этом на газ не действуют силовые поля.

Функция распределения молекул по скоростям f(v)=dN(v)/Ndv определяет относительное число молекул dN(v)/N, скорости которых лежат в интервале от v до v+dvи имеет смысл плотности вероятности.

Графическое изображение функции показано на рисунке 2.2. Видно, что доля молекул со скоростью не равна нулю. При , (в этом физический смысл постоянной А1).

Рис. 2.2

 

Влияние температуры и массы молекулы на вид функции распределения показано на рис. 6.

наиболее вероятная скорость, — вероятность обладания которой любой молекулой системы максимальна, и которая соответствует максимальному значению . Чтобы найти её, необходимо вычислить , приравнять её нулю и решить относительно :

Средняя скорость

Подставляя и интегрируя, мы получим

Среднеквадратичная скорость

Подставляя и интегрируя, мы получим

Билет№30

Барометрическая формула. p=p₀exp(-(Mgh)/(RT)). Эта формула называется барометрической. Из неё следует, что давление убывает с высотой тем быстрее, чем тяжелее газ (чем больше M) и чем ниже температура.
Закон Больцмана для распределения частиц идеального газа во внешнем потенциальном поле. n=n₀exp(- _p/(kT)) Больцман доказал, что это распределение справедливо не только в случае потенциальных сил земного тяготения, но и в любом потенциальном поле сил совокупности любых одинаковых частиц, находящихся в состоянии хаотического движения. В соответствии с этим это распределение было названо законом Больцмана для распределения частиц идеального газа во внешнем потенциальном поле.

 

Билет№31

 

Билет№32

В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процес­сы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса. К явлениям переноса относятся теплопроводность (обусловлена переносом энергии), диффузия (обусловлена переносом массы) и внутреннее трение (обусловлено переносом импульса). Для простоты ограничимся одномерными явлениями переноса. Систему отсчета выберем так, чтобы ось х была ориентирована в направлении переноса.

1.Теплопроводность

Перенос энергии в форме теплоты подчиняетсязакону Фурье:

2Диффузия

Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фука:

3Внутреннее трение

сила внутреннего трения между двумя слоями газа (жидкости) подчиняется закону Ньютона:

 

 

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: