Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики с учетом полезной работы

Лекция 4. Третий закон термодинамики

Вопросы для самопроверки

1. Рассмотрите классификацию термодинамических процессов. Какие процессы называются положительными, отрицательными и равновесными?

2. Поясните схемы циклического процесса в простейшей тепловой машине.

3. Какие формулировки второго закона термодинамике вам известны.

4. Что обозначает постулат «вечный двигатель второго рода» невозможен.

5. Сформулируйте второй постулат Клаузиуса. Поясните физический смысл теплоемкости и энтропии.

6. Рассмотрите принцип расчета ∆S в различных равновесных процессах.

7. Как рассчитать ∆S фазовых превращений веществ, процессов изотермического сжатия – расширения идеального газа, процессов смешения идеальных газов?

8. В каком случае изменение энтропии является критерием самопроизвольности процесса?

9. Как изменяется энтропия вещества при его нагревании и охлаждении?

10. Поясните, почему энтропия является функцией состояния. Что значит энтропия – экстенсивное свойство системы?

4.1 Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики с учетом полезной работы

4.2 Тепловая теорема Нернста, постулат Планка. Абсолютное значение энтропии

4.3 Статистический характер второго закона термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность

Известно что, математическое выражение первого закона термодинамики для макро- и микропроцессов имеет следующий вид:

; (4.1)

. (4.2)

С учетом полезной работы последнее выражение можно представить так:

, (4.3)

поскольку для обратимого термодинамического процесса

,

то

В результате получается объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики с учетом полезной работы .

Проведем анализ объединенного уравнения первого и второго законов для двух наиболее характерных типов термодинамических процессов.

Для изохорно-изотермического процесса:

а) ,

. (4.4)

Обозначим .

Тогда , (4.5)

. (4.6)

Для изобарно-изотермического процесса:

б) ,

(4.7)

Обозначим ,

тогда (4.8)

(4.9)

Таким образом, полезная работа изохорно-изотермического процесса равна убыли свободной энергии Гельмгольца , полезная работа изобарно-изотермического процесса равна убыли свободной энергии Гиббса .

Дата добавления: 2014-01-07