Контрольная Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Учебная работа № 186422

Учебная работа № 186422. Контрольная Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема

Выдержка из похожей работы

…….

Начала термодинамики

…..
бы возможность извлечь и использовать энергию
,
не изменяя термодинамического состояния
системы и окружающих ее тел. Однако в этом случае нарушается I–е начало термодинамики.
 По этой причине I-е
начало иногда формулируют как невозможность создания вечного двигателя 1–го
рода, который совершал бы работу, не требуя никаких энергетических затрат.
 Однозначность внутренней энергии ε (Ө,V,a,N) позволяет рассматривать
ее как некоторый термодинамический потенциал, поскольку ее изменения при
переходе из состояния 1 в состояние 2 не зависит от процесса.
 Запишем I–е начало
термодинамики для частного случая перехода термодинамической системы в
некоторое состояние, близкое к исходному. Причем, параметры этих состояний
отличаются на бесконечно малые величины. В этом случае I–е
начало можно представить в виде большой энергии: бесконечно малые изменения внутренней
энергии dε происходит за счет того. Что система
поглощает количество тепла δQ, совершает работу δW и за счет
изменения числа частиц на dN:
  (2.1)
Величина μ получила название химического
потенциала и характеризует изменение внутренней энергии за счет добавления в
систему одной частицы при отсутствии работы и потоков тепла:
 (2.2)
Заметим, что величина химического потенциала не
тождественна удельной внутренней энергии ε = ε / N.
 Запишем далее I-е начало
термодинамики для бесконечно малого изменения состояния системы. Будем
предполагать, что внешнее поле а, в котором находится система, отсутствует или
не изменяется. Тогда состояние системы описывается в переменных (Ө,V,N), которые наиболее часто используются в
прикладных задачах. Учтем, что
. (2.3)
Кроме того,
 (2.4)
Соотношения (2.3) и (2.4) позволяют
представить (2.1) в виде:
 (2.5)
Выражение (2.5) позволяет оценить
тепловой(калорический) эффект термодинамического процесса и широко используется
на практике. Однако пока его использование невозможно по той причине, что нам
известны количественные значения только из давления (определяется из уравнения
состояния p = p(Ө,υ) и
теплоемкости
,
заданная из калорического уравнения состояния.
 В открытых системах (допускающих обмен
веществом) первое начало термодинамики имеет несколько более сложный вид:
dε
= δФ – δW + μdN (2.6)
Здесь δФ характеризует суммарный поток
энергии, обусловленный не только теплопередачей но и переносом вещества.
            2. Второе начало
термодинамики в формировке Рудольфа Клаузиуса (1865 г) гласит: Для любой
равновесной (квазиравновесной) термодинамической системы существует однозначная
функция термодинамического состояния , называемая энтропией. Причем, ее
полный дифференциал равен:
                                                               .                                                  (2.7)
С математической точки зрения (2.7) можно
интерпретировать таким образом: дифференциальное выражение I начала термодинамики (2.5) всегда имеет интегрирующий множитель,
равный обратной температуре.
Энтропия физической системы является
аддитивной функцией, т.е. полная энтропия системы равна сумме энтропий каждой
ее части:
                                                                .                                                   (2.8)
Изменение энтропии  состоит из двух частей:
                                                            .                                               (2.9)
Здесь  – поток энтропии, обусловленный
взаимодействием с окружающей средой, а  – часть энергии, обусловленная изменениями
внутри системы.
            Величина  никогда не имеет отрицательного
значения. Она равна нулю только в том случае, если система претерпевает
обратимые изменения, но всегда положительна, если в системе протека…