38. Процесс джоуля-томсона

Эффектом Джоуля-Томсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур. Данный процесс является изоэнтальпийным:

; ;;;;

;;;;

Для идеального газа икоэффициент- коэффициентом Джоуля-Томсона. Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает (μ < 0), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает (μ > 0, то процесс называют положительным. Температура, при которой μ меняет знак, называют температурой инверсии.

39. Термодинамические потенциалы. Термодинами́ческие потенциа́лы (термодинамические функции) — характеристическая функция в термодинамике, убыль которых в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих независимых параметров, равна полезной внешней работе.

Термин был введён Пьером Дюгемом,Гиббсв своих работах использовал термин «фундаментальные функции».

Выделяют следующие термодинамические потенциалы:

• внутренняя энергия

• энтальпия

• свободная энергия Гельмгольца

• потенциал Гиббса

Внутренняя энергия

Определяется в соответствии с первым началом термодинамикикак разность междуколичеством теплоты, сообщенным системе, иработой, совершенной системойнад внешними телами:

.

Энтальпия

Определяется следующим образом:

,

где —давление, а—объем.

Поскольку в изобарном процессеработа равна,приращение энтальпии в квазистатическомизобарном процессе равно количеству теплоты, полученному системой.

Свободная энергия Гельмгольца

Также часто называемый просто свободной энергией. Определяется следующим образом:

,

где —температураи—энтропия.

Поскольку в изотермическом процессе количество теплоты, полученное системой, равно , тоубыль свободной энергии в квазистатическомизотермическом процессе равна работе, совершённой системойнад внешними телами.

Потенциал ГиббсаТакже называемый энергией Гиббса, термодинамическим потенциалом, свободной энергией Гиббса и даже просто свободной энергией (что может привести к смешиванию потенциала Гиббса со свободной энергией Гельмгольца):

40. Второе начало термодинамики.

Первое начало термод-ки не дает никаких указаний относ. направления, в котором могут происходить процессы в природе. На основании I го начала нельзя выяснить, будут ли в изолир. сис-ме происходить какие-либо процессы. ВНЧ позволяет судить о направлении процессов, которые могут происходить в действитель­ности. Оно позволяет решить вопрос о коли­четсвенной мере температуры и построить рациональную темпера­турную шкалу, не зависящую от произвола выбора термометриче­ского тела и устройства термометра. Томсон предложил применить цикл Карно для по­строения температурной шкалы. ВНЧ совместно с первым началом, позволяет также установить множество точных количест­венных соотношений между различными макроскопич. параметрами тел в состоянии термодин-го равновесия. Невозможность построения вечного двигателя второго рода была возведена в постулат- постулат ВНЧ, является обобщением опытных фактов. Поэтому постулат второго начала термодинамики покоится на надежной экспериментальной основе. Томсон: невозможен круговой процесс, единствен. результатом которого было бы произв-во р-ты за счет уменьшения внутрен. энергии тепло­вого резервуара. Планк: «Невозможно построить периодич. действующую машину, един­ственным результатом которой было бы поднятие груза за счет охлажд. теплов. резервуара» Клаузиус: невозможно каким бы то ни было способом забрать тепло от тела менее нагре­того, целиком передать его телу более нагретому и притом так, чтобы в природе больше не произошло никаких изменений.

Приведенные формулировки второго начала эквивалентны, из одной неизбежно следует другая.