Количество тепла (теплота)

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

ТЕРМОДИНАМИКА

Авторы: Ольга Николаевна Бомбенко,

Ольга Ивановна Москвич

Введение в термодинамику. Основные понятия. Нулевое начало. Задачи для самостоятельной работы

Термодинамический подход в описании макроскопических систем использует термодинамические величины, относящиеся к системе в целом – макроскопические параметры. В экспериментальных исследованиях устанавливаются связи между этими величинами, в то время как теория строится на некоторых общих положениях и с их помощью объясняет эти связи.

Уравнение, выражающее функциональную связь между макроскопическими параметрами в состоянии термодинамического равновесия, называется обобщенным уравнением состояния системы. Известными примерами уравнений такого рода являются уравнение Клапейрона-Менделеева и уравнение Ван-дер-Ваальса.

Фундамент термодинамической теории образуют четыре постулата.

 

Внутренняя энергия

В общем случае внутренняя энергия системы U зависит от ее температуры Т и занимаемого ею объема V.

Для идеальной системы (системы без межмолекулярного взаимодействия) U зависит только от Т. Например, для идеального двухатомного газа в широком диапазоне температур молярная величина U(T)=5/2RT.

Не относятся к внутренней энергии

 

 

Термодинамические величины, обладающие свойствами 1, 2, 3, называются функциями состояния или термодинамическими потенциалами.

Внутренняя энергия – функция состояния.

Макроскопическая работа: работа, совершаемая газом.

Газ, находящийся в цилиндрическом сосуде с поршнем (рис.1), действует на поршень, площадь сечения которого s, с силой давления F=ps. Бесконечно малая или элементарная

работа, совершаемая газом при перемещении поршня на dx, равна δA=Fdx=psdx=pdV.

Рис.1

Положительной считается работа, совершаемая газом при расширении: dV>0, δA>0; отрицательной – совершаемая над газом внешними силами при сжатии: dV<0, δA<0.

На диаграмме – pV (рис.2) величина макроскопической работы выражается площадью под кривой, изображающей определенный процесс.

Величина А зависит от способа или «пути», которым перевели систему в данное состояние. Работа по замкнутому контуру не равна нулю.

Рис.2

Работа не является термодинамическим потенциалом.

Количество тепла (теплота)

Теплота Q – это величина, характеризующая взаимодействие систем в форме теплообмена. Теплообмен осуществляется путем передачи внутренней энергии макросистеме от внешних тел как при непосредственном контакте с ними, так и через излучение. Теплота может как сообщаться системе, так и забираться от нее.

Теплота – это энергия в специфической форме, форме хаотического молекулярного движения.

Теплота не является функцией состояния.