Термодинамическая система и её параметры

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

 

Лаборатория виртуальных экспериментов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА. ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС

Методические указания к виртуальной лабораторной работе

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2019

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Общая цель выполнения любой работы из лабораторного практикума, как и преподавания дисциплины в целом - обеспечить приобретение знаний и умений по физике в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС).

Лабораторный практикум является одной из форм образовательных технологий и направлен на формирование общих и профессиональных компетенций.

В результате выполнения лабораторной работы студенты приобретают навыки использования современной научной аппаратуры для проведения физического эксперимента и научных исследований; осваивают методы физического исследования, которые включают планирование, постановку и обработку результатов эксперимента (компьютерную, аналитическую, графическую); учатся систематизировать информацию по теме исследований. При этом формируются способности к самостоятельной и познавательной деятельности студентов.

Методические указания к лабораторной работе предназначены для самостоятельной работы студентов. Они содержат основные теоретические сведения по теме, а также порядок выполнения и оформления лабораторной работы.

При выполнении лабораторной работы, студент должен понимать физический смысл данного явления или процесса, рассматриваемого в лабораторной работе. Поэтому к выполнению работы целесообразно приступать только после изучения теоретического и методического материала, соответствующего данному разделу, используя при этом как данную методическую разработку, так и рекомендуемую учебную литературу.

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ

 

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, выбранных к рассмотрению, которые могут обмениваться между собой и окружающей средой (т. е. с телами, не принадлежащими системе) энергией и веществом.

В термодинамике для описания макроскопического состояния вещества используют такие физические величины как давление Р,объем V,температура Т,концентрация частиц п,масса тела т и т.п. Эти физические величины характеризуют свойства и состояние системы в большом масштабе и называются термодинамическими параметрами состояния.

Параметры состояния бывают двух родов: экстенсивные, пропорциональные количеству вещества; интенсивные – непропорциональные количеству вещества.

Например, имеем две порции идеального газа с температурой Т объёмом V и количеством вещества n, находящихся в равновесии. Соединим их. При этом количество молей удвоится (2n). Удвоится и объем (2V), а также увеличится внутренняя энергия (2 U). При этом у новой системы температура Т и давление Р имеют те же значения, что и в исходных порциях. Таким образом, параметры (V, U) ~ n и являются экстенсивными, а (Т и Р)  n – интенсивными.

Равновесное состояние – такое макросостояние системы, в котором все параметры состояния имеют определённые значения, не изменяющиеся со временем, до тех пор, пока не изменятся внешние условия.

Если система находится в равновесном состоянии, то ее параметры состояния имеют определенные значения, которые зависят только от состояния и не зависят от «прошлого» системы.

При термодинамическом равновесии интенсивные параметры сохраняют постоянные значения во всей системе.

Термодинамический процесс – переход из одного равновесного состояния в другое.

Изопроцессы – процессы изменения состояния термодинамической системы, протекающие при неизменной массе и постоянном значении одного из параметров состояния.