Начала термодинамики и понятие энтропии.

Начала термодинамики — совокупность постулатов, лежащих в основе термодинамики. Эти положения были установлены в результате научных исследований и были доказаны экспериментально.

Начала термодинамики независимы, то есть ни одно из них не может быть выведено из других начал.

Первое начало термодинамики: закон сохранения энергии в применении к термодинамическим системам.

Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым.

Третье начало термодинамики говорит о том, как энтропия ведет себя вблизи абсолютного нуля температур.

Нулевым (или общим) началом термодинамики иногда называют принцип, согласно которому замкнутая система независимо от начального состояния в конце концов приходит к состоянию термодинамического равновесия и самостоятельно выйти из него не может.

Термодинамическая энтропия S, часто просто именуемая энтропия, в химии и термодинамике является функцией состояния термодинамической системы.

Понятие энтропии было впервые введено в 1865 году Рудольфом Клаузиусом. Он определил изменение энтропии термодинамической системы при обратимом процессе как отношение общего количества тепла к величине абсолютной температуры (то есть тепло, переданное системе, при постоянной температуре):

.

Например, при температуре 0 °C, вода может находиться в жидком состоянии и при незначительном внешнем воздействии начинает быстро превращаться в лед, выделяя при этом некоторое количество теплоты. При этом температура вещества так и остается 0 °C. Изменяется состояние вещества, сопровождающееся изменением тепла, вследствие изменения структуры.

Рудольф Клаузиус дал величине имя «энтропия», происходящее от греческого слова τρoπή, «изменение» (изменение, превращение, преобразование). Данное равенство относится к изменению энтропии, не определяя полностью саму энтропию.

Эта формула применима только для изотермического процесса (происходящего при постоянной температуре). Её обобщение на случай произвольного квазистатического процесса выглядит так:

, где — приращение (дифференциал) энтропии некоторой системы, а — бесконечно малое количество теплоты, полученное этой системой.

Необходимо обратить внимание на то, что рассматриваемое термодинамическое определение применимо только к квазистатическим процессам (состоящим из непрерывно следующих друг за другом состояний равновесия).

Поскольку энтропия является функцией состояния, в левой части равенства стоит её полный дифференциал. Напротив, количество теплоты является функцией процесса, в котором эта теплота была передана, поэтому считать полным дифференциалом нельзя.

Энтропия, таким образом, согласно вышеописанному, определена вплоть до произвольной аддитивной постоянной. Третье начало термодинамики позволяет определить её точнее: предел величины энтропии равновесной системы при стремлении температуры к абсолютному нулю полагают равным нулю.

 

11. Естествознание в эпоху Возрождения. Борьба за гелиоцентрическую систему мира. Физика средневековья достижения науки средневекового востока европейская средневековая наук

В эпоху Возрождения была проведена основная мыслительная работа, подготовившая возникновение классического естествознания. Широкая торговля давала богатый материал для математических задач, дальние путешествия стимулировали развитие астрономических и географических знаний, развитие ремесла способствовало развитию экспериментального искусства. Поэтому новая математика берет начало на Востоке. По продолжительности сумерек Бэкон определил высоту атмосферы, считая ее однородной. Бэкон знал действие камер, увеличивающее действие выпуклых линз, установил, что вогнутые зеркала фокусируют параллельные пучки в точку, лежащую между центром и вершиной зеркала, предвидел возможность построения оптических приборов. Он сделал шаг вперед в объяснении явления радуги, сравнивая ее цвета с радужными цветами при преломлении света в хрустале, в каплях росы, в водяных брызгах Младший современник Бэкона поляк Вителло, Он также исследовал радугу и пришел к выводу, что она образуется от преломления лучей в отдельных водяных каплях.

Квантовые свойства света.

Энергия любого вида электромагнитного излучения, в том числе и светового, всегда состоит из отдельных порций. Эти порции энергии, обладающие свойствами материальной частицы, называются квантами излучения или фотонами. Фотон – это элементарная частица. Энергия фотона ε зависит от частоты излучения ν: ε =hVгде ε = 6,625·10-27 сек называется постоянной Планка.При излучении одного фотона масса излучающего тела уменьшается на величину Свойства излучения, обусловленные его квантовым характером, называются квантовыми (или корпускулярными). Фотоэффектом называются электрические явления, которые происходят при освещении светом вещества,выходом электронов из вещества.Фотоэффект явл одним из примеров проявления корпускулярных свойств света. Вылет электронов из освещенных тел называют внешним фотоэффектом. Законы внешнего фотоэффекта 1.Число электронов, освобожденных светом за 1 сек прямо пропорционально световому потоку.2.Наибольшая скорость вылетевших электронов v не зависит от силы света, а определяется частотой падающего света. 3. Для каждого вещества существует определенная частота, ниже которой фотоэффект не наблюдается.Она определяется из соотношения .При освещении границы раздела между полупроводниками с различным типом проводимости возникает электродвижущая сила. Это явление назыв вентильным фотоэффектом. На явлениях фотоэффекта основано устройство фотоэлементов, фотосопротивлений, вентильных фотоэлементов и солнечных батарей.

13. Развитие науки в России в 18-19 вв:

Московский университет основан в 1755 по инициативе М. В. Ломоносова в составе философского, юридического и медицинского факультетов. Академический Университет - первое в России светское высшее учебное заведение в Санкт-Петербурге. В 1758-65 Академический университет возглавлял М. В. Ломоносов. Московский Технический Университет (МГТУ). Готовит инженерные и исследовательские кадры по специальностям. Томский университет основан в 1880. Положил начало высшего образования в Сибири. Готовит кадров по математическим, физическим, химическим, биологическим, и др специальностям .Петровская Сельскохозяйственная Академия - распространенное название одного из ведущих сельскохозяйственных вузов России. Основана в 1865 как земледельческая и лесная академия.Готовит инженерные кадры по специальностям сельскохозяйственного производства. Наиболее значительные научные открытия В 1745 была создана первая научная генеральная карта России «Атлас Российский».В 1803-05 было осуществлено первое кругосветное путешествие под руководством И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского.1833 - Ленц установил правило, названное его именем, экспериментально обосновал закон Джоуля — Ленца.1861-Бутлеров создал и обосновал теорию химического строения, согласно которой свойства веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием. Менделеев открыл периодический закон химических элементов.