С О Д Е Р Ж А Н И Е. Введение в термодинамику

Введение в термодинамику. Основные понятия.

Нулевое начало. Задачи для самостоятельной работы ………. 3

Семинар 1. Первое начало термодинамики.

Теплоемкость. Процессы в газах ……….………… 9

Семинар 2. Циклические процессы.

Тепловые процессы и их эффективность …….…..12

Семинар 3. Второе начало термодинамики.

Энтропия ……………………………….…………...18

Семинар 4. Реальные газы ………………………………...…….23

Семинар 5. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса.

Эффект Джоуля-Томсона …………….……………27

Семинар 6. Фазовые переходы первого рода.

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса ………………31

Список литературы ……..………………………………………35

ремещении поршня на dx, равна

δA=Fdx=psdx=pdV

Положительной считается работа, совершаемая газом при расширении: dV>0, δA>0; отрицательной – совершаемая над газом внешними силами при сжатии: dV<0, δA<0.

На диаграмме – pV (рис.2) величина макроскопической работы выражается площадью под кривой, изображающей определенный процесс.

Рис.2

Величина А зависит от способа или «пути», которым перевели систему в данное состояние. Работа по замкнутому контуру не равна нулю.

Работа не является термодинамическим

потенциалом.

Количество тепла (теплота)

Теплота Q – это величина, характеризующая взаимодействие систем в форме теплообмена. Теплообмен осуществляется путем передачи внутренней энергии макросистеме от внешних тел как

мал по сравнению с удельным объемом пара; к жидкости применимо уравнение состояния Клапейрона. (Эти упрощения допустимы вдали от критической температуры, если интервал изменения температур не слишком широк.)

6.8. Кусок льда помещен в адиабатическую оболочку при температуре 0˚С и атмосферном давлении. Как изменится температура льда, если его адиабатически сжать до давления ? Какая доля льда при этом расплавится? Удельные объемы воды , льда . Теплоемкости воды и льда связаны соотношением .

Ответы

6.3.

6.6. , где -объем пара;

6.7. , где р₀ – давление насыщенного пара при Т₀;

6.8.

Термодинамическое равновесие обладает свойством транзитивности: если системы А и В находятся в термодинамическом равновесии и системы В и С находятся в термодинамическом равновесии, то системы А и С также находятся в термодинамическом равновесии между собой.

А

В С

Нулевой, или общий принцип обеспечивает полноту системы постулатов макроскопической теории и является надежным обоснованием процедуры измерения температуры с помощью термометра.

Задачи

0.1. Два теплоизолированных сосуда с объемами V₁ и V₂ соединены трубкой с краном. До открытия крана в первом сосуде содержался азот под давлением p₁ и при температуре T₁, а во втором аргон под давлением p₂, при температуре T₂. Определить, какая температура Т и какое давление р установится в смеси газов, если открыть кран.

0.2. Даны две изолированные системы: одна – термометр с термометрическим телом, масса которого m_{1 ,} вторая – исследуемое тело массой m₂, температуры соответственно T₁, T₂.

1) Определить разность Δt между температурой полученной в результате измерения и исходной температурой исследуемого тела в случаях:

а) С₁ = С₂

б) С₁ ≠ С₂, (теплоемкости удельные).

2) Какой должна быть масса ртути в термометре, чтобы Δt= 0,0001ºС, если измеряем температуру здорового человека массой 70 кг, при комнатной температуре 20ºС.

3) С помощью какого термометра измерение температуры воды будет более точным: спиртового или ртутного? Масса

Допустим, что число фаз вещества, находящихся в равновесии друг с другом равно трем, если это изобразить на плоскости p, T, то она получится разделена на три области: твердую фазу (т), жидкую (ж) и газообразную (г) (рис.20).

Границами соприкасающихся фаз являются кривые сублимации (испарение твердого тела), испарения и плавления, характеризующие двухфазные равновесные состояния.

	В точке Тр в равновесии находятся три фазы, эту точку называют тройной.

Плоскость p, T с указанныными тремя кривыми равновесия называется диаграммой состояния.

Рис.20

Подобные диаграммы строят экспериментально для разных веществ, они позволяют предсказывать в каких равновесных состояниях может находиться вещество при тех или иных значениях давления и температуры, а также когда и какие оно будет испытывать фазовые превращения при том или ином процессе. Например, кривая испарения заканчивается в критической точке К, поэтому возможен непрерывный переход вещества из жидкого состояния в газообразное и обратно путем обхода точки К «сверху», в этом случае такой переход не сопровождается двухфазным состоянием.