Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.
Число степеней свободы (i)– число независимых координат, полностью определяющих положение системы в пространстве
Молекула одноатомного газа: i=3 (3 степени свободы поступательного движения )
Молекула двухатомного газа: i=5 (3 степени свободы поступательного движения и 2 вращательного )
*+1 колебательная с степень свободы
Молекула трёхатомного газа: i=6 (3 степени свободы поступательного движения и 3 вращательного )
*+2 колебательные степени свободы
Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул: на каждую степень свободы поступательного и вращательного движения молекулы приходится в среднем одинаковая кинетическая энергия
⟨ E{k} ⟩ =ikT/2
I—число степеней свободы молекулы
Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле.
Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле: с уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При T = 0 тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой
n=n{0}e^(-П/(kT))
N—концентрация молекул на высоте h
n{0}—концентрация молекул на высоте h{0}
П—потенциальная энергия
Т—температура
Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики: теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.
δQ=dU+δΑ
δQ—бесконечно малое количество теплоты
DU—бесконечно малое изменение внутренней энергии системы
δΑ—элементарная работа
*d—полный дифференциал
*δ—неполный дифференциал
Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов.
1)Все вещества состоят из атомов и молекул; 2)Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении;
Существуют силы взаимодействия.
*силы взаимодействия между молекулами —силы притяжения и силы отталкивания, имеющие электромагнитную природу
Первое начало термодинамики и изопроцессы.
Изохорный (V=const)
dV=0 => δA=0; δQ=dU.;
Изобарный (Ρ=const)
δQ=dU+P•dV
Изотермический (Т=const)
dT=0 => dU=0; δQ=δΑ
Первое начало термодинамики и адиабатический процесс.
Адиабатический процесс—процесс, при котором отсутствует теплообмен (δQ=0) (все быстропротекающие процессы)
δΑ=–dU
Внешняя работа совершается за счёт изменения внутренней энергии системы.
Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики.
Обратимый процесс–процесс в котором, при совершении в прямом, а потом в обратном направлении, в исходное состояние возвращается как сама система, так и все тела, с которыми она взаимодействовала
Необратимые процессы—процессы, которые нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния (все процессы на Земле)
Энтропия—1)функция состояния, полным дифферентом которой является количество приведённой теплоты;
Мера неопределенности состояния системы.
Второй закон термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от менее нагретого к более.
Тепловые двигатели. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.
Тепловые двигатели—устройства, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую.
Цикл Карно—обратимый тепловой процесс, состоящий из двух последовательно чередующихся изотермических и адиабатических процессов.
Формула Карно определяет максимальный КПД теплового двигателя. КПД реальной машины, работающей с теми же нагревателем и холодильником всегда меньше КПД цикла Карно.
η{k}=(T{1}-T{2})/T{1}=1-T{2}/T{1}
η{k}>η{реальный}
η{k}—КПД цикла Карно
Т{1}—температура нагревателя
Т{2}—температура холодильника
Дата: 2019-07-24, просмотров: 215.