Феноменологическая термодинамика. (Тема 11)

Тема 11. Феноменологическая термодинамика (ТД)

1. Термодинамическая система (ТДС).
2. Энергия термодинамической системы,

1 учебный вопрос: Термодинамическая система (ТДС).

Пример – газ в цилиндре под

ТДС, в которых параметры состояния имеют определенные значения, одинаковые по всей

Термодинамический процесс (ТДП) – переход ТДС из одного состояния в другое.

ТДП

Равновесные процессы обратимы.

2 учебный вопрос: Энергия термодинамической системы, работа и теплота.

Энергия – это

U газа включает:
- кинетическую энергию поступательного и вращательного движения молекул;
-

Внутренняя энергия идеального газа:

(МКТ17)

Работа – это способ передачи энергии, связанный

Работа A

Элементарная работа

Работа при конечном изменении V

Геометрический смысл – работу можно

Теплота Q (количество теплоты) – процесс передачи энергии от одних тел

Теплоемкость

Передача тепловой энергии (теплоты) сопровождается изменением температуры тела.

Теплоемкость С – скалярная

Полная теплоемкость (теплоемкость тела) спол численно равна количеству тепла, которое необходимо

Молярная теплоемкость С - теплоемкость одного моля вещества:

(5)

(4) и (5) →

(6)

Теплоемкость зависит от характера процесса. Различают теплоемкости при постоянном давлении Cp

(8)

(9)

(10)

3 учебный вопрос: Первое начало термодинамики

В основе термодинамики лежат два закона

Количество теплоты, сообщенное системе, идет на приращение ее внутренней энергии и

Если система работает по замкнутому термодинамическому процессу (циклу), то

В тепловых двигателях

Вычисление теплоемкостей Ср , СV

1. Изохорный процесс (V = const)

(МКТ17)

(12)

(13), (13а)

(10)

2. Изобарный процесс (p = const)

(14)

(10)

(13)

(М-К)

Пусть

(15)

(16), (16а)

Майер

(12), (14)→

(17)

4 учебный вопрос: Основные термодинамические процессы(ТДП) идеального газа.

Политропный процесс

Изотермич.
T=const

Изобарный
p=const

Адиабати-ческий
Q=0

Изохорный
V=const

Политропным называется равновесный обратимый процесс, удовлетворяющий условиям:

1. рабочее тело –

1 начало ТД + ур-е М-К =>

(19)

(20)

где

(21)

уравнения
политропы

показатель
политропы

(22)

Теплота в политропном процессе

Работа в политропном процессе

(23)

(24а)

(24б)

(10)

(22)

(19)

(М-К)

Частные случаи политропного процесса

а) − изобарный процесс

(25а)

Частные случаи политропного процесса

б) − изотермич. процесс

Это бесконечно медленный процесс

(25б)

Частные случаи политропного процесса

в)
− изохорный процесс

т.е. все подводимое тепло идет

Частные случаи политропного процесса

г) − адиабатный процесс

Это бесконечно быстрый процесс

(25г)

т.е. работа

5 учебный вопрос: Тепловые и холодильные машины. Цикл Карно.

Циклом называется круговой

Nicolas Léonard Sadi Carnot

1 июня 1796 - 24 августа 1832

Теорема

К.П.Д. цикла Карно

Ац = А12 + А23 + А34 + А41

(27)

КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от рода

6 учебный вопрос: Энтропия. Второе начало термодинамики.

 Энтропией называется отношение теплоты,

Свойства энтропии

1. В отличие от теплоты, энтропия является функцией состояния, т.е.

Свойства энтропии

2. В ходе необратимого процесса энтропия изолированной системы возрастает: dS>0.

3.

Теорема Нернста позволяет вычислить энтропию:

(30)

где c(T) – теплоемкость при заданной температуре

Второе начало ТД устанавливает направление протекания тепловых процессов.

Формулировка немецкого физика Р. Клаузиуса:

Невозможен

Второе начало ТД – формулировка через энтропию:

Все самопроизвольно протекающие процессы в

Энтропия возрастает только в неравновесном процессе. Ее увеличение происходит до тех