Молекулярно-кинетические представления о строении тел (лекция № 10) презентация

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Литература: Глаголев К.В., Морозов А.Н. Физическая термодинамика: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. – 368 с./Под ред. Л.К.Мартинсона, А.Н.Морозова.

Лекция № 10 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ ТЕЛ

Статистический и термодинамический методы описания макроскопических тел

Методы описания макросистем основаны на применении законов классической механики (затруднительно из-за большого числа взаимодействующих частиц – требуется составление и решение большого числа Д.У., описывающих движение каждой микрочастицы; необходимо точно знать характер взаимодействия частиц, их начальные координаты и скорости и т.д.), статистической физики и начал термодинамики. Методы описания макросистем основаны на применении законов классической механики (затруднительно из-за большого числа взаимодействующих частиц – требуется составление и решение большого числа Д.У., описывающих движение каждой микрочастицы; необходимо точно знать характер взаимодействия частиц, их начальные координаты и скорости и т.д.), статистической физики и начал термодинамики.

Статистический метод описания основывается на применении законов теории вероятностей, а в качестве основной применяемой величины выступает функция распределения. Статистический метод описания основывается на применении законов теории вероятностей, а в качестве основной применяемой величины выступает функция распределения.

Использует статистический метод, интересуясь движением не отдельных молекул, а лишь такими средними величинами, которые характеризуют движение совокупности молекул. Использует статистический метод, интересуясь движением не отдельных молекул, а лишь такими средними величинами, которые характеризуют движение совокупности молекул.

Термодинамический метод – наиболее общий метод описания макросистем, независимо от конкретной физической природы их микрочастиц. Термодинамический метод – наиболее общий метод описания макросистем, независимо от конкретной физической природы их микрочастиц.

Термодинамика – постулативная наука. Ее не интересуют конкретные представления о строении системы (вещества) и физическая природа самой теплоты. При таком подходе используют понятия и физические величины, относящиеся к системе в целом. Например, идеальный газ в состоянии равновесия характеризуют объемом V, давлением p и температурой T. Термодинамика – постулативная наука. Ее не интересуют конкретные представления о строении системы (вещества) и физическая природа самой теплоты. При таком подходе используют понятия и физические величины, относящиеся к системе в целом. Например, идеальный газ в состоянии равновесия характеризуют объемом V, давлением p и температурой T.

Термодинамика – раздел физики, исследующий превращение некоторых видов энергии. Термодинамика – раздел физики, исследующий превращение некоторых видов энергии.

Изолированная система – нет перетекания энергии (вещества) через стенки системы. Изолированная система – нет перетекания энергии (вещества) через стенки системы.

Состояние макросистемы характеризуют термодинамическими параметрами (наиболее распространенные термодинамические параметры – давление p, объем V, абсолютная температура T, концентрация n, плотность ρ и др.) Состояние макросистемы характеризуют термодинамическими параметрами (наиболее распространенные термодинамические параметры – давление p, объем V, абсолютная температура T, концентрация n, плотность ρ и др.)

Равновесное или состояние термодинамического равновесия термодинамической системы – если при сохранении внешних условий параметры состояния являются установившимися и не изменяются во времени, а также отсутствуют всякие потоки (энергии, вещества, импульса, частиц и т.д.). Равновесное или состояние термодинамического равновесия термодинамической системы – если при сохранении внешних условий параметры состояния являются установившимися и не изменяются во времени, а также отсутствуют всякие потоки (энергии, вещества, импульса, частиц и т.д.).

НУЛЕВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Нулевое начало термодинамики. Классическая термодинамика утверждает, что изолированная термодинамическая система (предоставленная себе самой) стремится к состоянию термодинамического равновесия и после его достижения не может самопроизвольно из него выйти.

Свойства систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия: Свойства систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия:

Заключение. Заключение.

Термодинамические процессы При изменении параметров состояния макросистемы в ней происходит термодинамический процесс.

Обратимый процесс – процесс, который может происходить через те же состояния как в прямой, так и в обратной последовательности (направлении); причем если такой процесс проведен сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система вернулась в исходное состояние, ни в ней, ни в окружающей среде не возникает никаких остаточных изменений. Обратимый процесс – процесс, который может происходить через те же состояния как в прямой, так и в обратной последовательности (направлении); причем если такой процесс проведен сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система вернулась в исходное состояние, ни в ней, ни в окружающей среде не возникает никаких остаточных изменений.

Квазистатические (квазиравновесные) процессы представляют собой непрерывную последовательность равновесных состояний системы. Квазистатические (квазиравновесные) процессы представляют собой непрерывную последовательность равновесных состояний системы.

Внутренняя энергия и температура термодинамической системы Система в данном состоянии обладает внутренней энергией.

Температура – величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макросистемы. Температура – величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макросистемы.

Свойства температуры термодинамических систем, находящихся в состоянии равновесия: Свойства температуры термодинамических систем, находящихся в состоянии равновесия:

Любой метод измерения температуры требует установление температурной шкалы. Для этого используют некоторые особые точки. Любой метод измерения температуры требует установление температурной шкалы. Для этого используют некоторые особые точки.

При таком значении Tтр интервал между точками плавления льда и кипения воды  100 кельвин. При таком значении Tтр интервал между точками плавления льда и кипения воды  100 кельвин.

В дальнейшем мы выясним физический смысл температуры T. В дальнейшем мы выясним физический смысл температуры T.

Теплота и работа Передача энергии от одного тела к другому путем совершения работы одного тела над другим всегда связана с изменением внешних условий, с перемещением тела в целом или его отдельных макроскопических частей.

Передача энергии от одного тела к другому посредством теплового обмена между телами не связана с изменением внешних условий и перемещением тел. Передача энергии от одного тела к другому посредством теплового обмена между телами не связана с изменением внешних условий и перемещением тел.

Идеальный газ Простейшей моделью макросистемы, рассматриваемой статистической физикой, является идеальный газ:

Т.е. если в единице объема имеется n молекул, то в каждом из этих направлений движутся по n/3 молекул, или n/6 в одну сторону. Т.е. если в единице объема имеется n молекул, то в каждом из этих направлений движутся по n/3 молекул, или n/6 в одну сторону.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Система совершает процесс,

Первое начало термодинамики: количество теплоты Q, сообщенное макросистеме, идет на приращение ΔU её внутренней энергии и на совершение системой работы A над внешними телами Первое начало термодинамики: количество теплоты Q, сообщенное макросистеме, идет на приращение ΔU её внутренней энергии и на совершение системой работы A над внешними телами

Если Q < 0, то тепло отводится от системы; A < 0 – работа производится над системой. Если Q < 0, то тепло отводится от системы; A < 0 – работа производится над системой.

Первое начало термодинамики для элементарного процесса (в дифференциальной форме): Первое начало термодинамики для элементарного процесса (в дифференциальной форме):