30) Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Вальса.

Термическим уравнением состояния (или, часто, просто уравнением состояния) называется связь между давлением, объёмом и температурой.

Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид:

где

• p — давление,

• V — объём,

• T — абсолютная температура,

• R — универсальная газовая постоянная.

Видно, что это уравнение фактически является уравнением состояния идеального газа с двумя поправками. Поправка a учитывает силы притяжения между молекулами (давление на стенку уменьшается, т.к. есть силы, втягивающие молекулы приграничного слоя внутрь), поправка b — силы отталкивания (из общего объёма вычитаем объём, занимаемый молекулами).

Для ν молей газа Ван-дер-Ваальса уравнение состояния выглядит так:

31) Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс. Термический кпд цикла.

Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении.

Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Реальные процессы сопровождаются с потерей энергии.

Круговой процесс (цикл) – процесс, который, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное.

Термический КПД цикла:

32) Тепловые двигатели. Цикл Карно и его кпд для идеального газа.

Теплово́й дви́гатель — тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию.

Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД.

Основная задача – превращение тепла в работу.

Цикл Карно состоит из четырёх стадий:

1. Изотермическое расширение (1→2).

2. Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение (2→3).

3. Изотермическое сжатие (3→4).

4. Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие (4→1)

Коэффициент полезного действия

тепловой машины Карно равен:

.

33) Энтропия, её связь между термодинамической вероятностью. Свойства энтропии. Второе и третье начала термодинамики.

Энтропия - мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Всякое макросостояние может быть осуществлено различными способами, каждому из которых соответствует некоторое микросостояние системы.

Термодинамическая вероятность ω_i – число микросостояний, соответствующих данному i-му состоянию макросистемы.

Отношение ω_{i к полному} числу возможных микросостояний макросистемы называют вероятностью (математической) i-ого состояния:

Энтропия характеризует вероятность состояния системы:

S=k*ln ω, где k – постоянная Больцмана.

Свойства:

1. Энтропия является функцией состояния, т.к. зависит только от начальных и конечных параметров состояния системы и не зависит от пути протекания процесса.

2. Энтропия определяется с точностью до произвольной постоянной.

3. Энтропия S системы, состоящей из n частей, равна алгебраической сумме энтропий S_i каждой части:

4. В теплоизолированной системе при протекании обратимого процесса энтропия не меняется.

5. При постоянном объёме энтропия является непрерывно возрастающей функцией внутренней энергии системы.

6. Энтропия замкнутой теплоизолированной системы всегда возрастает.

Второе начало термодинамики:

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от тёплого к холодному. (Р. Клаузиус)

Невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы за счёт охлаждения одного тела. (У. Томсон)

В макроскопической замкнутой системе процессы протекают таким образом, что вероятность конечного состояния не может быть меньше вероятности начального состояния. (Л. Больцман)

Третье начала термодинамики:

При стремлении к 0 температуры тела энтропия его также стремится к 0.