Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Шпаргалка «Коллоквиум» по Физике (Белодедов М. В.)

1) Система. Изолированная , закрытая и открытая системы.

Термодинамическая система состоит из очень большого числа частиц порядка числа Авогадро.

Система- тело или группа тел находящихся во взаимодействии и выделяемых от окруж. среды

Изолированная система- система, не обменивающаяся энергией и веществом с окружающей средой

Закрытая система- система не обменивающаяся веществом с окруж. Средой .

Открытая система- обменивается энергией и веществом с окружающей средой.

2) Гетерогенная и гомогенная системы. Фаза.

Гетерогенная система- система в которой есть поверхности раздела между частицами и различными свойствами. (2 и > фаз) насыщ пар, осадки

Гомогенная система- система в которых указанных выше поверхностей раздела нет. (1 фаза) Лед, смесь газов.

Фаза- совокупность гомогенных частей с одинаковыми свойствами.

3) Свойство. Экстенсивные и интенсивные свойства.

Свойство системы- такая величина х , изменения которой в процессе не зависит от пути перехода системы из начального состояния в конечное .

Св-ва бывают 2-х типов:

Экстенсивные –выражается через единицы этого же св-ва. И следует принципу аддетивности.

Принцип аддетичности-значение св-ва свей системы = сумме значения св-ва ее частей.

Интенсивное св-во- выражается через связь с каким либо экстенсивным свойством.

4)Нулевой закон термодинамики.

Если система А находится в тепловом взаимодействии с системой С и если система Б наход. в тепловом взаимодействии с системой С, то системы А и Б наход. в тепловом равновесии.

(А Из (1) следует, что большая совокупность частиц , из которых состоит система обнаруживает свойства которых у каждой частицы в отдельности нет

Значение этого свойства увеличить у системы полученную энергию в форме теплоты.

При тепловом равновесии значение этого свойства у контактирующих систем одинаковы назовем это свойство температурой.

(Та=Тс)^(Тб=Тс)->(Та=Тб) (2)

Св-во выраженное нулевым законом называется трандитивностью.

Св-во трандитивности позволяет использовать 3-е число для суждения о температуре других тел.

5)Термодинамическая шкала температуры - (Кельвина шкала Т=273,16 К) - абсолютная шкала температур, не зависящая от свойств термометрического вещества (начало отсчета - абсолютный нуль температуры).

Для построения температурной шкалы нужно выбрать термодинамическое вещество и его какое-либо св-во связанное с…..

В качестве малого вещества возьмем идеальный глаз, для которого справедливо уравнение состояния.

pV=f(T) (3) Ни о значении температуры, ни о виде функции f (t) ничего нельзя сказать в отрыве от допущенной делая вывод о температуре шкалы. В качестве одного совершенного произвольного допущения примем, что функция f(t) линейная.

f(t) =at , a=const (4)

(3,4) при p=const ->V2/V1 =T2/T1 (5)

Пусть Т2 –температура изменения воды, а Т1- температура таяния льда . Из опыта известно, что в этих условиях :

V2/V1=1.3661 (6)

(5,6) следует-> T2/T1=1/3661 (7)

Для того чтобы охарактеризовать число не только отношение Т2/Т1, но и сами эти температуры принимающих 2 также совершенно произвольных допущения.

Т2-Т1=100 (8)

(7,8) -> T1-273.15 K , T2=373.15 K

6)Принцип эквивалентности теплоты и работы. Что такое Q (кол-во теплоты) и W(работа)?

Работа –количественная мера передачи энергии от одной системы к другой путем направленного в пространстве перемещения микроскопических масс.

Теплота – количественная мера передачи энергии от одной системы к другой системе путем хаотического движения частиц из которых состоят системы.

Опыт: Груз падает ,мешалка вращается. Вода из-за трения нагревается. Вернем систему в исходное состояние для этого поднимем груз на исходную высоту и дадим время термостату остыть до исходного Т (при этом в окр. Среду будет переданная энергия в форме теплоты)

Процесс в котором система изменялась но в конце процесса вернулась в исходное состояние называется круговым процессом .

Многочисленные опыты показали, что в круговых процессах наблюдается постоянное соотношение между теплотой и работой

Равенства 1 и 2 выражают как эквивалентности теплоты и работы

Если W и Q c помощью коэффициентов выразить в одинаковых единицах, то эквивалент примет вид: W ’=Q (3)

Вне круговых процессах W не равняется W

7) Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии.

Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии: ∆U = δQ – δA, где Q — подведённая к телу теплота, измеренная в джоулях, A — работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях.

Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для тепловых процессов) количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы (U), количесвтом теплоты (Q), подведенным к нец, и суммарной работой внешних сил (А), действующих на систему. ∆U=Q+A

8)Квазистатические (равновесные) и обратимые процессы

Квазистатический процесс в термодинамике — идеализированный процесс, состоящий из непрерывно следующих друг за другом состояний равновесия.

Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.

Обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину.

Пример: Выпечка пирога — необратимый процесс. Гидролиз солей — обратимый процесс.

9) Работа различных процессов . Примеры. Что такое полезная работа?

Работа –количественная мера передачи энергии от одной системы к другой путем направленного в пространстве перемещения микроскопических масс.

Полезная работа – это все виды работы кроме работы расширения WUmax =∆G (G – энергия Гиббса)

Максимальная полезная работы системы: WUmax = -∆G здесь энергия гиббса тоже является свободной.

10) Тепловые эффекты при V=const и p=const/ Что такое энтальпия? Экзотермические и эндотермические процессы.

V=const – убыли внутренней энергии

P=const – убыли энтальпии

Энтальпия –св-во вещ-ва, указывающее кол-во энергии, которую можно преобразовать в теплоту.

⧋H0 – эндотермич р-ция, -Q (поглощение теплоты)

11)Закон Гесса

Закон Гесса —Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

12) Второй закон термодинамики. Энтропия.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами. Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»[1] (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

Постулат Томсона: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).

Энтропия – способность энергии к превращениям. Изменение энтропии ∆S термодинамической системы при обратимом процессе как отношение изменения общего количества тепла ΔQ к величине абсолютной температуры T

13) Статистическое толкование второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана. Термодинамическая вероятность. Постоянная Больцмана.

Макросостояние системы определяется параметрами , характеризующие всю систему, такими как p,T,m,V если бы можно было в данный момент определить координаты и скорость всех молекул в системе , то было бы указанно микросостояние системы. Сделать это конечно нельзя , однако ясно, чем больше микросостояние , отвечающих данному макросостоянию, тем последнее более вероятно. соответствующую макросостояния называют –термодинамической вероятностью.

Термодинамич вероятность – характеристикамакроскопич состояния системы, равная числу тех физических различных микросостояний, которыми может быть осуществлено рассматриваемое макросостояние. Термдинамич вероятность связана с энтропией системы S в том же состоянии формулой Больцмана S=K*ln*W – формула Больцмана

Постоянная Больцмана (k или kb) — физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. Названа в честь австрийского физика Людвига Больцмана, сделавшего большой вклад в статистическую физику, в которой эта постоянная играет ключевую роль. Её экспериментальное значение в системе СИ равно k = 1.3806504(24)x10 в -23 Дж\К. Числа в круглых скобках указывают стандартную погрешность в последних цифрах значения величины. Постоянная Больцмана может быть получена из определения абсолютной температуры и других физических постоянных.

Уравне́ние Бо́льцмана (кинети́ческое уравнение Больцмана) — уравнение, названное по имени Людвига Больцмана, который его впервые рассмотрел, и описывающее статистическое распределение частиц в газе или жидкости. Уравнение Больцмана используется для изучения переноса тепла и электрического заряда в жидкостях и газах, и из него выводятся транспортные свойства, такие как электропроводность, эффект Холла, вязкость и теплопроводность. Уравнение применимо для разреженных систем, где время взаимодействия между частицами мало.

Уравнение Больцмана описывает эволюцию во времени (t) функции распределения плотности f(x, p, t) в одночастичном фазовом пространстве, где x и p — координата и импульс соответственно. Распределение определяется так, что

пропорционально числу частиц в фазовом объёме d³x d³p в момент времени t. Уравнение Больцмана

Здесь F(x, t) — поле сил, действующее на частицы в жидкости или газе, а m — масса частиц.

14) Постулат планка. Теплоемкость. Расчет энтропии.

Расчет энтропии: SQ=dS (1)-> S(T)-S0=

Где S0 =S при T=0 K

Микросостояние системы при 0 Кельвина

W=1 -> S0 = K ln 1=0 ->S0=0 (3)

Постулат Планка (альтернативная формулировка тепловой теоремы) устанавливает, что энтропия любого хим. соед. в конденсир. состоянии при абс. нуле т-ры является условно нулевой и м. б. принята за начало отсчета при определении абс. значения энтропии в-ва при любой т-ре. Ур-ния (1) и (2) определяют энтропию с точностью до постоянного слагаемого.

Постулат Планка:

Энтропия идеального кристалла индивидуального вещества при 0 кельвина=0

(2,3) -> S =

Cp=SQ/dT –теплоемкость при постоянном давлении

Ср=а0+а1Т+а2Т2

⧋Sф.п.=⧋Нф.п./Тф.п. (5)

Теплоёмкость тела (C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT:

Энтропия – способность энергии к превращениям. Изменение энтропии ∆S термодинамической системы при обратимом процессе как отношение изменения общего количества тепла ΔQ к величине абсолютной температуры T.

Энтропия –мера разупорядоченной (хаотичной) системы.

S= 15)Принцип Ле Шателье .

Если в системе находящейся в термодинамическом равновесии изменить какой-либо параметр состояния , то в ней возможно протекание такого же процесса, который сопровождается уменьшением указанного воздействия на систему.

CO2+4H2=CH4+2H2O ⧋H0 ⧋СН2>0 ⧋CCH4

Показать полностью…
Похожие документы в приложении