Молярная теплоемкость равна теплоте процесса, в результате которого температура 1 моль вещества гомогенной системы изменяется на 1 градус —

Раздел

1. Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики.

Закон определяет самопроизвольность течения термодинамических процессов. Постулаты П закона отражают принцип минимума свободной энергии и качественную неэквивалентность теплоты и работы в приложении к конкретным термодинамическим процессам:

Постулат Клаузиуса. Невозмоэюен самопроизвольный переход теплоты от холодного тела к горячему.

Постулат Томсона. Процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты в работу, невозможен.

1 постулат Планка. Невозмоэюно создание вечного двигателя второго рода. Под вечным двигателем второго рода подразумевается такая машина, которая производила бы работу только за счет поглощения теплоты из окружающей среды (без передачи части теплоты холодильнику).

П постулат Планка. Любая форма энергии может полностью преобразоваться в теплоту, но теплота преобразуется в другие виды энергии лишь частично (т.к. часть тепловой энергии рассеивается).

2 закон термодинамики тесно связан с обратимостью процессов.

Обратимыми процессами называются такие процессы, после которых можно вернуть и систему, и окружающую среду в прежнее состояние. Необратимость и обратимость процесса определяются условиями, способом проведения данного процесса.

Необратимые процессы необходимо затратить работу, которую можно получить за счет изменения энергии окружающей среды.

Обратимый процесс можно заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину. Обратимые процессы являются идеализацией реальных процессов.

 

2. Понятие функции состояния. Основные понятия термодинамики.

Функцией состояния называется такая переменная характеристика
системы, которая не зависит от предыстории системы и изменение
которой при переходе из одного состояния в другое не зависит от того,
каким образом было произведено это изменение. К числу функций состояния относятся следующие: внутренняя энергия U, энтальпия Н; энтропия S; энергия Гиббса G

Кроме того, мы будем использовать еще две функции, которым собственно и посвящена термодинамика, но которые не являются функциями состояния, - это работа W и теплота Q. Они являются функциями процесса.

Основные понятия термодинамики.

Термодинамическая система - это вещество или группа веществ, фактически или мысленно отделенных от окружающей среды.

Окружающая среда - это все то, что находится в прямом или косвенном контакте с системой.

Системы, лишенные возможности теплообмена с окружающей средой, называются адиабатно - изолированными. Они могут быть как открытыми, так и закрытыми.

Термодинамическая система, соприкасаясь с окружающей средой, может вступать с ней в обмен веществом и энергией. Такая система называется открытой.

Система, лишенная возможности массообмена с окружающей средой, но обменивающаяся энергией с ней, называется закрытой.

Термодинамическая система, лишенная возможности обмена с окружающей средой как массой, так и энергией, называется изолированной.

Физические характеристики термодинамической системы (масса, объем, температура, давление и др.) называются термодинамическими свойствами. Их подразделяют на две группы: к одной из них относят свойства, используемые для выражения количественных характеристик термодинамической системы (масса, объём, энергия, теплоёмкость и т.п.). Эти свойства называют экстенсивными. Другая группа объединяет свойства, используемые для выражения качественных характеристик термодинамической системы (температура, давление, состав, плотность, удельные объем и теплоемкость, коэффициент поверхностного натяжения и др.). Эти свойства называют интенсивными.

Экстенсивные свойства обладают аддитивностью, суть которой состоит в том, что любое экстенсивное свойство системы равно сумме соответствующих свойств составляющих ее частей.

Установлении в системе термодинамического равновесия и систему называют равновесной.

Пока в системе происходит изменение термодинамических свойств, система называется неравновесной.

Масса, объем, давление, температура, состав равновесной термодинамической системы называются параметрами состояния.

Изменение параметров состояния системы называют термодинамическим процессом. Если в ходе последнего состояние системы в любой момент времени остается равновесным, его называют обратимым.

различают три основных термодинамических процесса:

изотермический протекает при постоянной температуре системы (T=const). изобарический протекает при постоянном давлении системы (P=const); изохорический протекает при постоянном объеме системы (V= const).

Процесс, происходящий в адиабатно - изолированной системе, называется адиабатическим.

В технологической практике часто протекают процессы, когда Р и Т -const; это - изобарно - изотермические процессы. Если же и V=const, и Т = const, то процесс называется изохорно-изотермическим.

Круговым называется процесс, в результате которого состояние системы, претерпев ряд изменений, возвращается к исходному.

Фазой называется однородная часть системы, ограниченная от другой части системы (фазы) поверхностью раздела. Фазы, находящиеся в жидком или твердом состоянии, относят к конденсированным. Системы бывают гомогенными (однофазными), обладающими одинаковыми физическими и химическими свойствами в любой части объема и гетерогенными, характеризующимися наличием поверхностей раздела, отделяющих части системы (фазы), различные по свойствам.

Внутренней энергией системы называется сумма потенциальной энергии взаимодействия всех частиц тела между собой и кинетической энергии их движения.

3. Теплоемкость и ее виды.

Q — значение полученной исследуемым телом теплоты

С — коэффициент пропорциональности; — изменение (повышение) температуры

С в уравнении был назван теплоемкостью. В современном понимании теплоемкость характеризует термодинамический процесс, протекающий в неизолированной системе и сопровождающийся изменением температуры системы в результате теплообмена ее с окружающей средой — теплоемкость термодинамической системы равна теплоте процесса, в результате которого температура системы изменяется на 1 градус:

С= Дж/К.

Для характеристики процессов, происходящих в гомогенной термодинамической системе, введено понятие удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость равна теплоте процесса, в результате которого температура 1 кг массы гомогенной термодинамической системы (исследуемого тела) изменяется на 1 градус:

С= m — масса гомогенной системы

Для характеристики процессов, происходящих в однородной гомогенной термодинамической системе, дополнительно введено понятие молярной теплоемкости ( ), представляющей собой теплоемкость1 моль вещества системы (исследуемого тела) —

молярная теплоемкость равна теплоте процесса, в результате которого температура 1 моль вещества гомогенной системы изменяется на 1 градус —

n - число моль вещества

объемная теплоемкость равна теплоте процесса, в результате которого температура 1м³ объема гомогенной системы (жидкости или газа) изменяется на 1 градус V - объем исследуемой гомогенной системы.