V. Тепловые процессы

1. МКТ идеального газа. а) Основные положения МКТ. б) Закон Авогадро: при одинаковых давлениях и температурах равные объёмы различных газов содержат одинаковые числа молекул.

υ = 1 моль	m	Уравнения МКТ
0,012 кг С; NA = 6,02·1023 моль-1; N = NAυ; M = m0NA. M = Mr·10-3 кг/моль. Мr- по химической формуле и таблице Менделеева.	m = vM m = m0N = m0υNA.	Основное уравнение МКТ: ; . p = nkT; k = 1,38·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана. T = (t0C + 273) K. R = kNA–универс. газ. пост. R = 8,31 Дж/моль·К.

2. Законы идеального газа.

Процесс	Постоянный параметр	Формула закона	Графики
		Закон Дальтона: p = p1 + p2 + …+ pN Уравнение Менделеева-Клапейрона Если m = const, M = const -ур. Клапейрона	возрастает
Изотер- мический	T=const m=const	Закон Бойля-Мариотта: pV=const; p1V1 = p2V2=const.	T1, T2 – изотермы. T2 > T1
Изобарный (изобари - ческий)	P=const m=const	Закон Гей-Люссака: V = V0(1 + αt);α–температурный коэффициент объёмного расширения. V = V0αT; оС-1 для всех газов; .	возрастает возрастает p1, p2-изобары p2 > p1
Изохорный (изохори - ческий)	V = const m = const	Закон Шарля: p = p0(1+γt); γ-термический коэффициент давления. p = p0γT. 0C-1 для всех газов;	V1, V2 – изохоры V2 > V1

3. ТЕРМОДИНАМИКА.

a). Внутренняя энергия газа. U = (W_k1 + W_n1)·N. Внутренняя энергия идеального газа: i-число степеней свободы.

Для одноатомного идеального газа i = 3; для 2-х-атомного i =5; для 3-х и более атомов i =6.

Закон сохранения энергии. ∆ U = A_вн + Q; A_вн – работа внешних сил, Q – количество теплоты.

А вн = - А; А - работа газа. При p = const, А = p ∆V = p (V₂ – V₁) = νR∆T. Если V = const, A = 0.

Если Т = const, ∆U = 0, Q =A. . В осях p (V) работа равна площади фигуры (для всех процессов).

Первый закон термодинамики: Q = ∆U + A. Eсли Q = 0 – система теплоизолированная, происходит

адиабатный процесс; A = - ∆U (внутренняя энергия газа уменьшается), A_вн = ∆U. График – адиабата, в осях P(V) идет круче изотермы.

В замкнутой системе A = 0, Q = 0, ∆U = 0, U = const-теплообмен внутри системы. ∆U = ∆U₁ +∆U₂+···+∆U_N = 0; ∆U₁ = Q₁ и так далее.

Q₁+Q₂+·∙∙+Q_N = 0 – уравнение теплового баланса. Q = cm(T₂-T₁) –нагревание, охлаждение; c-удельная теплоёмкость вещества;

cm = C- теплоёмкость тела. В газах “c” зависит от процесса, с_р>с_v; c_{p =} c_{v +} R / M.

Q = ± λm, + плавление, –– кристаллизация. Q = ± rm; + парообразование, - конденсация. Q = qm – сгорание топлива.

Второй закон термодинамики – направление тепловых процессов.

Тепловые двигатели. К.П.Д. тепловых двигателей T₁-температура нагревателя, T₂-холодильника.

б). Испарение, кипение, влажность, насыщенный пар – понятия. Р₀-давление насыщенного пара, не зависит от V, а только Р₀(T).

Кривизна – за счёт испарения (p=nkT). Переход ненасыщенного пара в насыщенный:

1→А –изохорное охлаждение; 1→В – изотермическое сжатие;

1→С- изобарное охлаждение. Р (или ρ) – парциальное давление (или плотность) пара

в воздухе - абсолютная влажность, определяется по таблице по Т_росы.

Р₀ (или ρ₀) – определяется по температуре воздуха.

Относительная влажность % или %.

Кипение. р₀=р_{внешнее}+ρgh; т.к. р₀₌nkT, то nkT=p_вн+ρgh; T_кип.(р_вн.).

в) Поверхностное натяжение. F_пов. - сила поверхностного натяжения, направлена вдоль поверхности жидкости, перпендикулярно линии, ограничивающей её поверхность: F_пов = σ l. Коэффициент поверхностного натяжения . Зависит от природы граничащих сред и Т (с увеличением Т, σ уменьшается).

Понятия: смачивание, несмачивание, капиллярность. ; ρ - плотность жидкости, r- радиус капилляра, h – высота подъёма (опускания) жидкости в капилляре. Поверхностная энергия жидкости Е_n = σS.