Число степеней свободы молекул. З-н равномерного распространения энергии по степеням свободы молекул. Внут энергия ид газа

Число степней свободы-минимальное кол-во независимых величин про помощи к-х однозначно опред-ся его положение в пр-ве. Для мат т-ки=3. Благодаря трехмерности пр-ва любое вращательно движение ТВ тела можно разложить на 3 независ вращения вокруг 3 взаимно ⊥ осей,проходящих ч\з центр инерции ТВ тела. Тв тело обладает 6 степенями(3 поступательные,3 вращательные),двухатомная молекула с жесткой связью имеет 5(3 поступ,2 вращ),если связь не жесткая то добавится еще одна степень-колебательная. При взаимных сталкиваниях молекулы обмениваются энергиями поступ,вращ и колеб движений,при этом происходит превращение кин эн одного вида движения в энергию др вида движения.В результате чего происходит выравнивание средней кин энергии, приходящей на степени свободы молекул. U=imRT\2μ. Вн эн зависит от рода газа,т-ры массы, μ

 

24. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости ид газа от вида процесса. Классическая теория теполемкости ид газа и ее ограниченность.

Теплоемкость тела- скалярная величина равная кол-ву тепла необходимого для его нагревания на 1К С_Т= , Зависит от хим состава в-ва, массы, от т\д состояния тела.

Удельная теплоемкость- физ величина равная кол-ву тепла необходимого для нагревания ед массы в-ва на 1К. С= , применяется для однородных тел,зависит от природы тела и от его т\д состояния.

Молярная теплоемкость- скал,физ величина,равная кол-ву тепла,неоюходимого для нагревания одного моля газа на 1К, С_М= , зависит от усл нагревания.

При V=const - С _МV= R

При p=const- C_MP= С _МV +R

Ур-е Майера устанавливает связь м\у мол теплоемкостями ид газа при порт давл и объеме.

C_MР= R+ R

25. Первое начало термодинамики и изопроцессы.

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Изохорный процесс (V=const). процесс 1-2 есть изохорное нагревание, а 1-3 - изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т.е.

.δA=pdV=0.Для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии: dQ=dU

 

Изобарный процесс (p=const). При изобарном процессе работа газа при расширении объема от V1 до V2 равна

и определяется площадью прямоугольника.

В изобарном процессе при сообщении газу массой m количества теплоты

его внутренняя энергия возрастает на величину

Изотермический процесс (T=const). Изотермический процесс описывается законом Бойля - Мариотта: PV=const. Диаграмма этого процесса (изотерма)в координатах р, V представляет собой гиперболу, расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходил процесс..

Так как при T=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется

то из первого начала термодинамики (dQ=dU+dA) следует, что для изотермического процесса dQ=dA, т.е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил

 

26. Первое начало термодинамики и адиабатический процесс.Политропический процесс.

Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой (dQ = 0. Из первого начала термодинамики d Q = dU + dA для адиабатического процесса следует, что d A = – dU т. е. газ при адиабатическом расширении совершает работу за счет запаса внутренней энергии.

 

Политропический процесс -процесс протекающий при постоянной теплоемкости газа.

 

27. Обратимые и не обратимые процессы. Круговой процесс (цикл).Тепловые двигатели.Цикл Карно и его КПД. Второй з-н т\д.

Круговой процесс(цикл)-процесс,при котором после ряда изменений система возвращается в исходное состояние.Работа совершаемая сичтемой численно =S ограниченной графиком процесса,будет >0 если цикл прямой и<0 если цикл обратный.

Обратимым наз процесс удовлетворяющий след требованиям:1)его одинаково легко провести в 2 противоположных направлениях в прямом и обратном.2)в обоих случаях с-ма проходит ч\з одни и те промежуточные состояния.

Необратимый -процесс после завершения к-го систему и окр тела нельзя вернуть в исходное состояние.Протекают с конечной скоростью и самопроизвольно только в одном направлении в таком при котором каждое последующее состояние системы ближе к равновесному чем предыдущее.

Теплота никогда сама собой не может перейти от менее нагретых тел к более нагретым.

Наибольшим КПД обладают круговые циклы, состоящие из обратимых процессов. Карно проанализировал цикл состоящий из 2 обратымых процессов Т=const.P=const.A=Q_н+Q_x. КПД показывает долю тепла к А.

Т.к цикл Карно обратимый то можем записать

 

28. Приведенное кол-во тепла.Нер-во Клаузиса.Энтропия.Св-ва ее. Энтропия изолир с-мы. Статистическое толкование 2 начала т\д.

Энтропия- скалярная физ величина характеризующая состояние т\д системы,проращение к-1 в обратимом процессе равно приведенной теплоте полученной системой в этом процессе.Св-ва энтропии определяются св-ми W но в отличии от W энтропия яв-ся аддитивной величиной.

 

29. Реальные газы. Силы и потенц энергия межмолекулярного воздействия.Ур-е Ван-дер-Ваальсса.

Ур-юPV₀=RT подчиняются реал газы при невысоких давлениях и низких т-рах,особенно одноатомные газы.Атомы и молекулы в-ва состоят из большого числа движущихся разноименных зарядов,в следствии чегом\у ними действуют силы отталкивания и притяжения наз межмолекулярными.Силы отталк изменяются быстрее чем притяжения.Минимальная потенц энергия взаимодействия молекул равна работе совершаемой для разъединения молекул друг от друга и отдалении их в бесконечность.

За счет действия сил притяжения давление реал газа будет больше на некоторую величину, чем давление ид газа при тех же усл. P_i= ; (P+ )²*(V₀-b)=RT – ур-е Ван-дер-Ваальса,где а и в поправки Ван-дер-ваальса,к-е зависят от рода газа.

30. Поверхностный слой жидкости.Поверхностное натяжение.Коэф пов нат и его зависимость от т-ры и примесей ПАВ.

Избыточная энергия молекул поверхностного слоя жидкости наз поверхностной. Рассмотрим прямоуг контур с подвиж стороной,затянутой пленкой жидкости. Пусть под действием сн силы:

1)dA=F_bdx=2

2)dA=dE.dS=2

1) коэф пов нат численно равен работе вн силы по образованиюедплощади пов-ти жидкости.

К.п.нч.= силе поверхностного натяжения на ед длины контура охватывающего пов-ть жидкости.

К.п.н зависит от рода жидкости,от среды,с к-й он граничит,от т-ры.с ростом т-ры возрастает расстояние м\у молекулами вследствии чего силы межмолекулярного взаимодействия убывают. К.п.н зависит от примесей,если энергия взаимодействия примесей с молекулами растворителя меньше энергии взаимодействия молекул растворителя м\у собой то при выходе молекул примесей на пов-ть жидкости поверхностная энергия жидкости уменьшается,уменьшается и к.п.н