Термодинамика необратимых процессов

1.Какие процессы называют необратимыми? Приведите примеры необратимых процессов.

2.Как записываются основные уравнения термодинамики линейных необратимых процессов?

3.В чем сущность понятия локального равновесия? Сформулируйте три основных положения неравновесной термодинамики.

4.Запишите уравнение баланса энтропии.

5.Сформулируйте принцип симметрии Кюри?

6.Что называют диссипативными функциями Онзагера? Какую роль они играют в анализе необратимых процессов?

7.В чем сущность вариационных принципов термодинамики необратимых процессов (принцип Онзагера, принцип минимума производства энтропии Пригожина)?

Вопросы к экзамену

1. Термодинамическая система, ее параметры и равновесие (основные понятия). Постулаты термодинамики. Температура.

2. Внутренняя энергия термодинамической системы. Работа и теплота.

3. Примеры расчета работы термодинамической системы в различных процессах (расширение газа, растяжение пленки, поляризация диэлектрика, намагничивание магнетика).

4. Термическое и калорическое уравнения состояния. Термическое уравнение состояние для идеального и реального газов. Вириальная форма уравнения состояния.

5. Первое начало термодинамики.

6. Определение теплоемкости. Теплоемкость простых и сложных систем. Уравнение Майера. Теплота изотермического изменения внешних параметров.

7. Основные термодинамические процессы и их уравнения.

8. Второе начало термодинамики, сущность и основные определения.

9. Обратимые и необратимые процессы. Примеры.

10. Циклы. Обратимый цикл Карно, расчет термического КПД цикла Карно. Теорема Карно.

11. Количественная формулировка второго начала термодинамики. Энтропия. Свойства энтропии.

12. Основное уравнение термодинамики для равновесных процессов. Вычисление энтропии в равновесных процессах.

13. Второе начало термодинамики для неравновесных процессов. Неравенство Клаузиуса. Следствия из закона возрастания энтропии для неравновесных систем: изменение энтропии при диффузии, тепловодности.

14. Пределы применимости второго начала термодинамики.

15. Третье начало термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля температур.

16. Методы термодинамики. Метод круговых процессов. Пример: применение метода круговых процессов для определения зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры.

17. Термодинамические потенциалы и их дифференциалы (внутренняя энергия, энергия Гельмгольца, энергия Гиббса, энтальпия), физический смысл.

18. Общие условия термодинамического равновесия и устойчивости для различных систем.

19. Условия равновесия двухфазной однокомпонентной системы.

20. Условия устойчивости равновесия однородной системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна.

21. Классификация фазовых переходов по Эренфесту. Фазовые переходы I рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Пример: применение уравнения Клапейрона –Клаузиуса к описанию фазового перехода «жидкость - пар»; вывод уравнения кривой испарения Р=Р(Т).

22. Фазовые переходы II рода. Уравнения Эренфеста.

23. Охлаждение газа при необратимом адиабатическом расширении. Эффект Джоуля-Томсона. Дифференциальный коэффициент Джоуля-Томсона. Температура инверсии. Возможности охлаждения газа при обратимом адиабатическом расширении.

24. Термодинамика диэлектриков и магнетиков.

25. Термодинамика теплового излучения.

Порядок проведения экзамена

Для получения допуска к экзамену студент должен в семестре выполнить не менее 80% домашних заданий, предусмотренных учебной программой и успешно выполнить контрольную работу. Экзамен проходит по экзаменационным билетам, включающим два теоретических вопроса и задачу.