- •© ННГАСУ, 2003
- •1. Основы термодинамического и молекулярно-кинетического методов исследования
- •1.1. Исходные положения термодинамики и молекулярной физики
- •1.2. Масса и размеры молекул
- •1.3. Основные понятия термодинамики
- •Рис. 1.2. График равновесного цикла
- •1.4. Разреженный газ как термодинамическая система
- •1.4.1. Экспериментальные газовые законы
- •Рис. 1.4. График изобарического процесса в координатах {V,T}. Сплошная линия – процесс при давлении р1, пунктир соответствует процессу при давлении р2.
- •Рис. 1.5. График изохорического процесса в координатах {p,Т}. Сплошная линия – процесс при объеме V1, пунктир соответствует процессу при объеме V2.
- •Тренировочное задание
- •1.4.2. Уравнение состояния идеального газа
- •Ответы на вопросы тренировочного задания, сформулированные на стр. 11
- •От уравнения (1.7), записанного для одного моля газа
- •1.4.3. Примеры решения задач на уравнение состояния газа
- •Задача 1
- •Задача 2
- •Дано:
- •Дано:
- •1.5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
- •Давление молекул на стенку сосуда. Давление согласно определению равно силе, с которой газ воздействует на площадку единичной площади, перпендикулярно площадке:
- •Величина суммарной силы воздействия молекул на площадку по III закону Ньютона равна суммарной силе, действующей на систему молекул со стороны площадки. Следовательно, сила может быть найдена по II закону Ньютона для системы материальных точек:
- •1.6. Замечание о средней квадратичной скорости. Распределение Максвелла молекул по скоростям
- •1.7. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа
- •1.8. Примеры решения задач
- •Задача 1
- •Задача 2
- •2. Термодинамический подход
- •2.1. Первое начало термодинамики
- •2.1.1. Работа, производимая термодинамической системой
- •Рис. 2.1. Схема вычисления работы при расширении газа
- •Рис. 2.2. Работа системы при ходе процесса
- •2.1.2. Количество теплоты и теплоемкость
- •2.1.3. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальном газе
- •Для равновесных процессов, протекающих в газах, элементарная работа, производимая газом против внешних сил, состоит в работе расширения (2.1), поэтому первое начало термодинамики может быть записано в виде:
- •2.2. Адиабатический процесс
- •2.3. Второе начало термодинамики
- •2.3.1. Термодинамические циклы. Цикл Карно
- •2.3.2. Понятие об энтропии
- •3. Реальные газы. Фазовый переход жидкость - газ
- •3.1. Реальные газы. Уравнение Ван-Дер-Ваальса
- •3.2. Изотермы Эндрюса
- •3.3. Исследование уравнения Ван-Дер-Ваальса
- •3.4. Переход жидкости в пар
- •3.5. Примеры решения задач
- •Дано:
- •4. Зачетная контрольная работа № 2
- •4.1. Варианты домашних зачетных заданий
- •4.2. Приложение. Задачи, включенные в варианты зачетной контрольной работы № 2
- •Литература
11
р
V2
V1
|
- 273,160 С |
О0С |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
273,16 К |
T |
Рис. 1.5. График изохорического процесса в координатах {p,Т}. Сплошная линия – процесс при объеме V1, пунктир соответствует процессу при объеме V2.
Важно, что независимо от массы, вида и давления, при котором происходит процесс, продолжение графиков пересечет ось температур в точке t = −273,160 С , что позволяет принять эту точку за начало отсчета температуры
по шкале Кельвина. Эта шкала температур является абсолютной, в частности потому, что она не связана с каким-либо определенным термометрическим веществом.1
Тренировочное задание
Предлагаем вам несколько вопросов для того, чтобы глубже понять изложенный материал. Проверить правильность своих суждений вы можете, прочитав ответы на стр. 12.
Вопрос 1.
На рис. 1.3 изображены две изотермы для одной и той же массы идеального газа. Верхняя изотерма соответствует температуре T2, нижняя - температуре T1. Какая из температур больше? Ответ обосновать.
Вопрос 2.
На рис. 1.4 приведены графики изобарических процессов для одного и того же идеального газа массы m, но протекающих при разных давлениях p1 и p2. Какая из этих величин больше? Ответ обосновать.
Вопрос 3.
Ответьте на аналогичный вопрос по графику изохорических процессов (рис. 1.5). Какой объем больше V1 или V2? Дайте объяснение.
1 Это связано с тем, что термический коэффициент давления αp имеет одно и то же значение для всех разреженных газов. Если бы αp зависел от рода газа, то, приняв ноль температур для одного термометрического вещества, мы не получили бы упрощения вида законов для других газов.