- •Механика.
- •§1. Механическое движение.
- •§2. Вектор перемещения точки.
- •§3. Вектор скорости.
- •§4. Вектор ускорения.
- •§5. Псевдовекторы.
- •§6. Классификация движения материальной точки.
- •§7. Кинематика твёрдого тела.
- •§8. Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчёта.
- •§9. Сила.
- •§10. Масса. Центр инерции. Импульс.
- •§11.Второй закон Ньютона.
- •§12. Третий закон Ньютона.
- •§13. Закон движения центра инерции.
- •§14. Закон сохранения импульса.
- •§15. Механическая работа.
- •§16.Кинетическая энергия.
- •§17.Потенциальная энергия.
- •§18.Закон сохранения механической энергии.
- •§19. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
- •§20.Момент силы и момент импульса.
- •§21.Момент инерции.
- •Теорема Штейнера.
- •§22.Основной закон динамики вращательного движения.
- •§23.Закон сохранения момента импульса.
- •Термодинамика и молекулярная физика.
- •§24. Предмет молекулярной физики.
- •§25. Статистический, динамический и термодинамический методы исследования.
- •§26. Термодинамические параметры. Термодинамический процесс.
- •§ 27. Уравнение состояния идеального газа.
- •§ 28. Основное уравнение кинетической энергии газов.
- •§ 29. Закон распределения молекул идеального газа по скоростям Максвелла.
- •§ 30. Средняя длина свободного пробега молекул.
- •§ 31. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.
- •§32. Явления переноса в газах.
- •§33. Явление диффузии.
- •§34. Явление внутреннего трения (вязкости).
- •§35. Явление теплопроводности.
- •§36. Внутренняя энергия термодинамической системы.
- •§37. Количество теплоты и термодинамическая работа.
- •§38. Первое начало термодинамики.
- •§39. Теплоёмкость.
§26. Термодинамические параметры. Термодинамический процесс.
Определение:Термодинамической системой называется совокупность макроскопических объектов: тел и полей,
которые могут обмениваться энергией как друг с другом, так и с внешней средой, то есть телами и полями, которые являются внешними по отношению к данной системе.
Для описания состояния термодинамической системы вводятся термодинамические величины, которые называются термодинамическими параметрами состояния системы: p,V,t0, и т. д.
Определение:Равновесное состояние (состояние термодинамического равновесия) называется состояние системы, не изменяющееся с течением времени (стационарное состояние) и независящее от процессов, происходящих во внешней среде.
Равновесное состояние устанавливается в системе при постоянных внешних условиях и сохраняется в системе произвольно долгое время. Во всех частях термодинамической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, температура одинакова.
К понятию температуры подойдём следующим образом:
если при соприкосновении 2-х тел происходит теплообмен, то говорят, что у этих тел различные температуры, если теплового обмена нет, одинаковые температуры; то тело, которое передаёт энергию в форме тепла, имеет большую температуру, а тело, принимающее энергию в форме тепла, имеет меньшую температуру. При длительном контактетемпература соприкасающихся тел выравнивается.
Определение:Температура равновесной системы является мерой интенсивности теплового движения её молекул.
Для равновесной системы, частицы которой подчиняются законам классической статической физики, средняя кинетическая энергия теплового движения пропорциональна температуре системы. Температуру можно измерить только косвенным путём, основываясь на том факте, что целый ряд физических свойств тел, поддающихся прямому или косвенному измерению, зависят от температуры это длина, объём, сопротивление, удельное сопротивление, упругие и пластичные свойства и т. д. Измерения любых из этих свойств может быть основой измерения температуры. Для этого необходимо, чтобы для тела, названного термометрическим телом, была известна функциональная зависимость данного свойства от температуры. Температурные шкалы, устанавливаемые с помощью термометрического тела, называют эмпирическими.
Международная стоградусная шкала (шкала Цельсия), в которой в качестве двух основных точек выбраны температуры кипения и плавления дистиллированной воды приp =1,01325 10 5 Па: tплав. = 0о С,tкип. =100о С. Цена одного градуса равна одной сотой полученного интервалаодин Цельсий. На практике, для измерения температуры используются градусники, основанные на зависимости объёма жидких тел (например: ртути, спирта) от температуры. Вначале фиксируются на шкале две точки для моментов замерзания и закипания дистиллированной воды, а затем интервал между этими точками на шкале делится на равные сто долей.
Абсолютная шкала температур (шкала Кельвина). В подавляющем большинстве физических законов используется температура из данной шкалы. Это связано с тем, что математическая запись физических законов имеет более компактный вид именно при использовании температуры из шкалы Кельвина. Почему происходит именно так? Ответ находится за рамками общего курса физики. Здесь можно только отметить, что абсолютная шкала температуры имеет детерминированную связь с термодинамической шкалой температур, которая не зависит от свойств термометрических тел.
Связь между этими шкалами выражается соотношением: Т = 273,15 + t0, т.е. цена градуса в обоих шкалах одинакова. Температура по шкале КельвинаТ = 0 Кназывается абсолютным нулём.
Параметры системы разделяются на внешниеивнутренние.
Определение:Внешними параметрами системы называется физические величины, зависящие от положения в пространстве и различных свойств тел, являющихся внешними по отношению к данной системе.
Пример: газ в сосуде V(объём) внешний параметр.
Определение:Внутренними параметрами системы называется физические величины, зависящие как от положения в пространстве внешних по отношению к системе тел, так и от координат и скоростей частиц, образующих данную систему.
Пример: для газа p(давление) иU(внутренняя энергия).
Параметры состояния равновесной системы не являются независимыми, так как они зависят от внешних параметров и температуры.
Определение:Уравнением состояния простой системы называется функциональная зависимость равновесного давления в системе от объёма и температуры, то есть p = f(V,T).
В термодинамике уравнение состояния получают опытным путём, а в молекулярной физике теоретически. В этом состоит взаимосвязь между статистическими и термодинамическими методами.
Определение:Термодинамическим процессом называется процесс, при котором изменяется хотя бы один из внешних параметров системы.
Определение:Термодинамический процесс называется равновесным, если система бесконечно медленно проходит непрерывный ряд бесконечно близких равновесных состояний.
Остальные процессы не равновесны.
Пример равновесного процесса: крайне медленное изотермическое сжатие газа поршнем, находящемся в цилиндре.
Определение:Изопроцессами называются термодинамические процессы, происходящие в системе с постоянной массой при каком- либо одном постоянном параметре состояния.
Изотермический при T = const:p1 V1=p2 V2.
Изохорный при V = const:.
Изобарный при p = const:.
Определение:Адиабатическим называется термодинамический процесс, который происходит в системе без теплообмена с внешними телами.
Примерами адиабатических процессов являются все быстротекущие термодинамические процессы: детонация рабочей смеси во всех типах двигателей внутреннего сгорания, горение топлива в турбореактивных двигателях и т.д. Скорость протекания данных процессов настолько велика, что потерями на теплообмен можно пренебречь.
Определение:Функциями состояния называются физические величины, характеризующие состояние системы, независящие от вида процессов происходящих в системе, и определяемых значениями параметров начального и конечного состояний системы.