Шпаргалка по "Физике"

ign:justify">Для адиабатного  процесса , то S=0, следовательно, S=const,т.е. адиабатный обратимый процесс протекает при полной энтропии наз. изоэнтропийным процессом.

Из первого  начала термодинамики следует:

при изотермическом процессе, когда  T=const(),

 

при изохорном процессе, когда V=const(), 

Энтропия  обладает св-вом адитивности, т.е. энтропия системы равна сумме энтропии тел, входящих в систему.

Термодинамическая вероятность W состояния системы – это число способов, которыми может быть реализовано данное состояние макроскопической системы, или число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние.

Согласно  Больцману энтропия системы (S) и термодинамическая вероятность (W) связаны:

S=K*lnW (8)

Энтропию  можно рассматривать как меру вероятности состояния термодинамической  системы.

Второе  начало термодинамики

Появление 2го начала термодинамики связано с  необходимостью дать ответ на вопрос, какие процессы в природе возможны, а какие нет.

2е начало  термодинамики определяет направление  протекания термодинамических процессов. 

2е  начало термодинамики или закон  возрастания энтропии в замкнутой  системе при необратимом процессе:

Любой необратимый  процесс в замкнутой системе  происходит так, что энтропия системы  при этом возрастает.

- по Кельвину:

Невозможен  круговой процесс, единственным результатом  которого явл. превращение теплоты, получаемой от нагревателя, в эквивалентную ей работу.

- по Клаузиусу:

Невозможен  круговой процесс, единственным результатом  которого явл. передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

1е и 2е  начало термодинамики дополнятся 3им  началом термодинамики или  теоремой Нериста-Планка:

Энтропия  всех тел состояний равновесия стремится  к нулю по мере приближения температуры  к нулю Кельвина.

 

22. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах

Теплопроводность – это процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, т.е. выравнивание температуры. Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье:

(1),

 где jE – плотность теплового потока - величина, определяемая энергией, переносимой в форме теплоты в единицу времени через единичную площадку, перпендик. оси ох.

 – теплопроводность, плотности теплового потока при градиенте температуры =1.

 – градиент температуры.

=  (2),

где l – средняя длина свободного пробега, - удельная теплоемкость газа.

Тела и  вещества, медленно передающие теплоту, наз. теплоизоляторами.

Тела и  вещества, быстро передающие теплоту, наз. теплопроводниками.

Диффузия заключается в том, что происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся веществ.

Диффузия  сводится к обмену масс частиц этих тел.

Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фика:

jm= - D  (3),

где jm – плотность потока массы - величина, определяемая массой вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку перпендикулярно ох.

D – коэффициент диффузии

- градиент плотности

Диффузия  численно равна плотности потока массы при градиенте  = 1. Из (3).

D=*<><l>   (4)

Внутренне трение (вязкость)

Механизм  возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа или жидкости, движущимися с различными скоростями, заключается в том, что  из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между  слоями, в результате чего импульс  слоя, движущегося быстрее, уменьшается  и приводит к торможению слоя.

Сила внутреннего  трения между слоями подчиняется  закону Ньютона:

F=*||*S  (5),

где - динамическая вязкость,

 – градиент  скорости, S – площадка, на которую действует сила.

jp= - *  (6), где jp – плотность потока импульса

Динамическая  вязкость численно равна плотности потока импульса при градиенте скорости = 1.

=    (7)

= *D;            =1

 

23. Свойства  разреженных газов. Уравнение  Ван-дер-Ваальса для реальных  газов

При достаточно большом разрежении столкновение между молекулами относительно редки, поэтому основную роль играют столкновения молекул со стенками сосуда.

Вакуумом называется состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега l, сравнима или больше характерного линеёного размера сосуда, в котором газ находится.

Вакуум: 

• Низкий (<l>  <<  d)
• Средний (<l>  ≤ d)
• Высокий (<l>  >> d)
• Сверхвысокий (<l> >>> d).

 Уравнение Ван-дер-Ваальса

1)Учёт собственного объёма молекул

Наличие сил отталкивания, кот. противодействуют проникновению занятого объёма других молекул, сводятся к тому, что фактически свободный объём, в кот. могут двигаться молекулы реального газа будет  – b.

b – объём, занимаемый самими молекулами и равен учетвертенному собственному объёму молекул.

2)Учёт притяжения молекул

Действие  сил притяжения газа приводит к появлению  дополнительного давления на газ, называемого внутренним давлением.

                                                 p’=

а- постоянная Ван-дер-Ваальса, характеризующая силы межмолекулярного притяжения.

Вводя эти поправки, получим уравнение  Ван-дер-Ваальса для 1 моль газа →уравнение состояния реальных газов  (p+)* (- b) = R*T.

Для произвольной массы газа   (p+)* – b)= ν(ню)*R*T.

 

24. Изотермы реального  газа и их анализ                                                            

  К-соответ. критич. температура

Состояние с критическими параметрами , наз-ся критическим состоянием.

При низкой температуре, t< изотермы имеют волнообразный участок.

Для пояснения характера изотерм  преобразуем уравнение Ван-

дер- Ваальса (p+)* (- b) = R*T        ( 1)

к виду 

p*+pb)*+ a - ab=0    (2)

Уравнение (2) при заданных p и Т является уравнением 3 степени относительно , следовательно оно может иметь                                   

либо 3  вещественных ,либо 1 вещественное и 2 мнимых.

Часть 6,7 отвечает газообразному состоянию, часть 2-1 жидкому.

В состояниях, соответствующих горизонтальному  участку 6-2 наблюдается 

равновесие  жидких и газообразных фаз вещества.

Вещество  в газообразном состоянии при  температуре ниже критической 

наз-ся паром, а пар, который находится в равновесии со своей жидкостью

наз-ся насыщенным.

Участки 5,6,2,3-неустойчивые состояния называемые метастабильными.

Участок 2,3 – перегретая жидкость.

5-6 – перенасыщенный пар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25. Свойства  жидкостей. Поверхностное натяжение. 

Расстояния, при которых силами притяжения между молекулами можно  пренебречь, называется радиусом молекулярного действия(≈10^-9м)

Результирующая сила, действующая  на молекулу А, действуя со стороны жидкости других молекул =0. А результирующая сила молекул поверхностного слоя оказывает на жидкость давление, называемое молекулярным (внутренним) и направлено внутрь жидкости.

Суммарная энергия частиц жидкости складывается из энергий их хаотического движения и потенциальной энергии, обусловленной силами молекулярного  взаимодействия.