Первое начало термодинамики и ее применение к исследованию равновесных процессов. Вывод формулы Майера.




Адиабатический процесс. Вывод уравнения для адиабатического процесса.


Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Прямой и обратный циклы и их характеристики.


Цикл Карно. Второе начало термодинамики.


Энтропия и ее свойства. Закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики. Вероятностная трактовка понятия энтропии Больцманом.


Сила и потенциальная энергия молекулярного взаимодействия. Межмолекулярный потенциал Леннард-Джонса.

Переход от отталкивания на малых расстояниях к притяжению на больших расстояниях приводит к появлению минимума на кривой зависимости потенциальной энергии взаимодействия двух частиц от расстояния r между ними (П = f(r), Fr = –dП/dr).

В качестве примера приведем явный вид потенциальной энергии Ф(r) взаимодействия двух молекул простых веществ:

потенциал Леннард-Джонса.

Величины ε и σ, которые являются параметрами этого потенциала, находятся в результате обработки экспериментальных данных о термодинамических свойствах каждого отдельного вещества и содержатся в различных справочниках. Из рисунка следует, что параметр σ определяет положение потенциальной ямы , а ε – глубину этой ямы.


Экспериментальные изотермы реальных газов. Критическая точка.

На рисунке приведено семейство экспериментальных изотерм, полученных для одного моля углекислого газа. Как видно из рисунка, для температур, меньших Ткр = 340 К, на каждой изотерме имеется строго горизонтальный участок BC, вдоль которого оказывается постоянной не только температура Т, но и давление p, а молярный объем вещества изменяется в пределах от VB до VC. Длина участка BC тем меньше, чем выше температура газа. При критической температуре Ткр = 340 К объемы VB и VC совпадают. Это означает, что критическая изотерма Ван-дер-Ваальса имеет точку перегиба, которая совпадает с критической точкой.

Соответствующие критической точке Кр значения температуры Ткр, давления pкр и объема Vкр называются критическими. Любую докритическую изотерму (Т < Ткр) можно разбить на три характерных участка AB, BC и CD. На участках AB и CD давление монотонно падает при увеличении объема V. На участке BC сжатие или расширение не сопровождается изменением давления. Такая форма изотерм обусловлена тем, что на участке CD вещество находится в газообразном стостоянии, на участке AB – в жидком, а на участке BC углекислота находится в двух агрегатных состояниях – частично в жидком и частично в газообразном, т. е. в двухфазном состоянии. Точка C соответствует началу процесса конденсации при изотермическом сжатии газа, а точка B – его концу. В обратном процессе изотермического расширения системы в точке B начинается процесс испарения жидкости, а в точке C он заканчивается.

Произвольная точка M в области двухфазного равновесия жидкость-газ определяет смесь, состоящую из жидкости в состоянии B и насыщенного пара в состоянии C.

Если нанести на pV-диаграмму точки B и C при различных температурах T, то получим две пограничные кривые ВКр и Скр, смыкающиеся в критической точке Кр. Пограничная кривая ВКр отделяет однофазную область жидкого состояния вещества от двухфазноо области жидкость-газ. Пограничная кривая СКр отделяет двухфазную область от однофазной области газообразного состояния.

На фазовой диаграмме критическая точка выделена тем, что при приближении к ней стирается различие между жидким и газообразным состояниями вещества (VBVC). В критическом состоянии обращаются в ноль скачок объема ΔV = VC – VB, теплота парообразования ΔQ и коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Для изотерм, расположенных выше критической, горизонтальный участок фазового перехода уже отсутствует. Отсюда следует, что газ, находящийся при температуре выше критической, нельзя изотермическим сжатием перевести в жидкое состояние.


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2019; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!