Нулевое (общее) начало термодинамики

Нулевое (общее) начало термодинамики

Ключевым понятием термодинамики является состояние термодинамического равновесия.

Термодинамическое равновесие – это стационарное состояние изолированной системы, в котором ее макроскопические параметры (давление p, объем V, температура T) сохраняют свои постоянные значения во времени и в занимаемом системой пространстве.

Самопроизвольный процесс перехода системы в состояние термодинамического равновесия называется релаксацией; время, затраченное на этот переход – временем релаксации.

Нулевое начало постулирует сам факт возможности установления термодинамического равновесия между разными телами при определенных условиях.

Если две системы А и В приведены в непосредственный контакт друг с другом и изолированы, то полная система А+В в конечном итоге переходит в состояние термодинамического равновесия; каждая из систем А и В в отдельности также будет находиться в состоянии термодинамического равновесия. Это равновесие не нарушится, если устранить контакт между системами, а затем через некоторое время восстановить его.

Список литературы

1. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – СПб.: Лань, 2001.

2. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.

3. Кассандрова О.Н., Матвеев А.Н., Попов В.В. Методика решения задач по молекулярной физике./ Под общей ред. А.Н. Матвеева. - М.: Изд-во МГУ, 1982.

4. Кубо Риого. Термодинамика. Современный курс с задачами и решениями. – М.: Наука, 1970.

5. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. - М.: Высш. шк., 1987.

6. Общая физика. Молекулярная физика. Определение основных характеристик фазовых переходов 1-го рода при кипении воды: Метод. указания к лабораторной работе. –Красноярск, КрасГУ, 2000.

7. Орир Дж. Физика. Т.1. – М.: Мир, 1981.

8. Сборник задач по общему курсу физики. Термодинамика и молекулярная физика. /Под ред. Д.В. Сивухина. – М.: Наука, 1976.

9. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. – М.: Наука, 1979.

жидкости в термометре 0,2г, масса воды 1кг (C_ртути=120 Дж/кгК; С_воды=4190 Дж/кгК; С_спирта=2430 Дж/кгК).

0.3. Как известно, моделей вечных двигателей предлагалось великое множество. Можно ли назвать опыт Дарлинга примером возможного вечного движения?

Опыт заключается в следующем: в прозрачном стеклянном сосуде, наполненном водой, движется крупная капля (~1 см³) анилина; нижняя стенка сосуда имеет температуру значительно выше, чем температура верхней стенки. Опускаясь под своей тяжестью вниз, капля нагревается, в результате чего поднимается вверх, где начинает охлаждаться, после этого она опять опускается, и движение повторяется вновь и вновь.

1) Объясните «подъем» капли анилина. (при t=20ºС ρ_{анилина} =1,03 г/см³, ρ_воды = 1,00 г/см³)

2) Можно ли назвать данную систему вечным двигателем? Является ли она изолированной? Происходит ли в данной системе процесс установления теплового равновесия? Где именно?

Ответы

0.1. ;

0.2. 1) а. ;

б. ;

2) m₁=0,7г;

3) с помощью ртутного.

Задачи

6.1. Получить уравнение Клапейрона-Клаузиуса методом циклов.

6.2. Вывести уравнение Клапейрона-Клаузиуса методом термодинамического потенциала.

6.3. Ромбическая сера превращается в моноклинную при . При атмосферном давлении удельная теплота превращения . Скачок удельного объема серы при фазовом превращении . Найти смещение точки фазового перехода серы при изменении давления на .

6.4. Кусочек льда массы непрерывно нагревают при атмосферном давлении от температуры до , пока все вещество не перейдет в пар. Построить график зависимости энтропии воды от абсолютной температуры на всем вышеуказанном интервале температур.

6.5. При стремлении температуры фазового перехода «жидкость – пар» к критической температуре Т_к удельная теплота испарения (конденсации) стремится к нулю. Объяснить это свойство с помощью уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

6.6. В закрытом сосуде с объемом находится 1 кг воды при температуре . Пространство над водой занято насыщенным водяным паром (воздух выкачан). Найти увеличение массы насыщенного пара при повышении температуры системы на . Удельная теплота парообразования . При расчетах пар считать идеальным газом. Удельным объемом воды пренебречь по сравнению с удельным объемом пара.

6.7 Найти зависимость давления насыщенного пара от температуры в следующих упрощающих предположениях: удельную теплоту парообразования q считать не зависящей от температуры; удельный объем жидкости пренебрежимо

системе, чтобы повысить ее температуру на 1 К. Тогда

(4)

где α – параметр, определяющий процесс;

υ – количество молей вещества;

– молярная теплоемкость;

C^μ/μ = с – удельная теплоемкость; m – масса тела.

Молярные теплоемкости C_p,C_v являются функциями состояния;

Cp- Cv= R – уравнение Майера (справедливо только для идеального газа)