43 Работа расширения газа.
Рассмотрим газ, находящийся под поршнем в цилиндрическом сосуде. Если газ, расширяясь, передвигает поршень на бесконечно малое расстояние dl, то производит работу:
Полную работу А, совершаемую газом при изменении его объема от V1 до V2 , найдем интегрированием последней формулы. Результат интегрирования определяется характером зависимости между давлением и объемом газа. Произведенную при том или ином процессе работу можно изобразить графически с помощью кривой в координатах p, V . При увеличении объема на dV совершаемая газом работа равна pdV, т е определяется площадью полоски с основание dV, заштрихованной на рисунке. Поэтому полная работа, совершаемая газом и расширении от V1 до V2 определяется площадью, ограниченной осью абсцисс, кривой p=f(V) и прямыми V1 и V2.
Графически можно изображать только равновесные процессы – состоящие из последовательности равновесных состояний. Они протекают так, что изменение термодинамических параметров за конечный промежуток времени бесконечно мало. Все реальные процессы неравновесны.
45 Теплоемкости Сv и Сp.
Теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагрева данного газа на 1о.
Количество теплоты, необходимое, для нагрева одного моля вещества называется молярной теплоемкостью.
Сv
=
dU/dT=CRT/2 ;
C
p=
=
/dT
dQ=dU=pdV
C
p=
/dT=iRT/2+RT
Сv -C p=R
Последнее равенство объясняется тем, что при нагревании газа при постоянном давлении требуется ещё дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, так как постоянство давления обеспечивается увеличением объема газа.
Молярные теплоемкости определяются лишь числом степеней свободы и не зависят от температуры.
47 Второе начало термодинамики. Формулировки Клаузиуса и Томпсона - Планка. Энтропия. Статистический смысл второго начала.
Второе начало термодинамики: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает.(В процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия не убывает). Ф-ка по Клаузесу: Единственным результатом любой совокупности процессов не может быть переход энергии от менее нагретого тела к более нагретому. Ф-ка по Томпсону: Различные виды энергии стремятся переходить в теплоту, а теплота стремится рассеяться, т. е. распределиться между телами наиболее равномерным образом. Ф-ка Томпсона отражает опытный факт: спонтанное изменение идет по тому направлению, которое приводит к большему рассеиванию общей энергии. Величиной, характеризующей рассеивание энергии при переходе системы из одного состояния в другое, является энтропия. Можно показать, что при любом бесконечно-малом процессе:
W- термодинамическая вероятность данного макросостояния.
S=KlnW
К - постоянная Больтсмана. Из последней формулы следует, что энтропия – мера неупорядоченности системы.
W=1, S=Kln1=0
Природа стремится от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному.
Энтропия является функцией состояния и для замкнутой сиcтемы или возрастает или остается неизменной.