În momentul de față în știință a dezvoltat două moduri de a descrie procesele care au loc în corpurile macroscopice: și termodinamică statistică.
corp macroscopic - un corp format dintr-un număr foarte mare de particule (atomi sau molecule). Comportamentul particulelor mari agregate diferă de comportamentul fiecărei particule în mod individual.
fizica statistică numit secțiunea fizică dedicată studiului proprietăților macroscopice organismelor bazate pe proprietățile particulelor care formează corpul și interacțiunea dintre ele.
Imensul set de particule (molecule) calitativ noi modele - statistici. fizica statistică studiază legitățile statistice și utilizează metode probabilistice.
În fizica statistică utilizată metoda statistică care permite determinarea nu comportamentul particulelor individuale, ci doar valorile medii ce caracterizează mișcarea și interacțiunea un imens particule agregate (molecule).
mod termodinamic de a descrie procesul analizează proprietățile corpurilor macroscopice, fără a intra în natura microscopică a organelor. Ramura fizicii care utilizează metoda termodinamică descriere proces este numit termodinamicii.
Baza de termodinamicii este un număr mic de legi fundamentale stabilite prin sintetizarea unui număr foarte mare de fapte experimentale. Fizică statistică și Termodinamică provenind din diferite puncte de vedere pentru a examina modificările survenite în starea de materie, se completează reciproc și formează un întreg.
Sistemul termodinamic este setul de organisme macroscopice care interacționează și comunică energie între ele și cu alte organisme (externe). Starea unui sistem termodinamic se caracterizează printr-o cantitate numită parametrii termodinamici ai statului (parametri de stat).
Parametrii sostoyaniya- set de mărimi fizice care caracterizează proprietățile unui sistem termodinamic.
De obicei, se utilizează parametrii de stare: temperatura (T), presiunea (P), volumul (V), masa de gaz (m), masa molară a gazului - (# 924;), energia internă - entropie U. - S etc .
Temperatura - este o cantitate fizică ce caracterizează starea de echilibru termodinamic a unui sistem macroscopic. În prezent, în țara noastră utilizează doar două scale de temperatură și -termodinamicheskuyu Practic International. gradate respectiv în grade Kelvin (K) și în grade Celsius (C).
In congelarea Practic Scale Temperatura International și apa care fierbe la o presiune de 1,013 Pa · 10 5 sunt, respectiv, 0 și 100 ° C (așa-numitele puncte de referință).
Între temperatura termodinamică și relația centigrade dată de relația:
unde i - numărul de grade de libertate,
k - este constanta lui Boltzmann,
T - temperatura termodinamică.
Numărul de grade de libertate a sistemului mecanic este numărul de variabile independente, cu care poziția poate fi specificată în sitemy spațiu. corp rigid are șase grade de libertate - i = 6,
gaz monoatomic - i = 3, gaz diatomic cu o legătură rigidă între moleculele - i = 5.
Energia medie a unui mol de gaz (într-un moleculele de gaz ideali nu interacționează unele cu altele), este egală cu energia internă a unui mol de gaz:
Energia internă este o funcție de temperatură - U = f (T).
Schimbarea energiei interne este posibilă în două moduri: prin efectuarea lucrărilor pe corp - A și cantitatea de transfer de căldură pentru a-- Q.
Munca depusă în conformitate cu corpul pe corpurile externe vor fi notate cu - A și activitatea desfășurată de organisme externe asupra organismului dat - de A ¢. apoi:
Iov A și Q cantitatea de căldură măsurată în J. Dacă starea 1 corespunde U1 interne a energiei. și starea 2 corespunde energiei interne U2. creșterea energiei interne poate să apară sistemului datorită unui sistem de transmisie a unei cantități de Q termică a funcționării și performanțelor sistemului - A ¢, adică ..
Natura fizică a transferului de căldură este că anumite molecule fac o lucrare mai încălzit corp (A> 0) a moleculelor unui corp mai puțin încălzit, precum și schimbul de energie dintre moleculele individuale prin radiație.
TeplotaQ determină cantitatea de energie transformată dintr-un corp la altul prin intermediul unui transfer de căldură.
Legea conservării energiei este numit termodinamicii, prima lege a termodinamicii, și este după cum urmează:
Formula (12) este o înregistrare matematică a primei legi a termodinamicii si formulari sale sunt după cum urmează:
Prima formulare - Cantitatea de căldură transmisă la sistem, există o creștere a energiei interne și pentru a face sistemul de lucru împotriva organismelor externe.
A doua formulare - Nu poate fi un perpetuum mobile de primul tip, și anume un sistem de operare periodic un motor care își desfășoară activitatea într-o cantitate mai mare decât în afara primește acea energie.
La calcularea procesului de lucru și de căldură trebuie avute în vedere să fie împărțită într-un număr de procese elementare corespunzătoare unei schimbări foarte mici în parametri de sistem, atunci (12) devine:
în cazul în care - o cantitate elementară de căldură,
D U - creștere a energiei interne în timpul acestui proces elementar.
și - nu sunt cantități incrementale Q și A.
În tranziția la diferențele de ecuația (13) devine:
în cazul în care d'Q - cantitatea de căldură care ridică temperatura la un mesaj dT kelvin. Capacitatea termică corporală este măsurată în SI în joule per kelvin (J / K ·).
substanțe cu greutate Unitatea numit capacitatea termică specifică, acesta va fi notat cu litere mici - s, se măsoară în SI în jouli per Kelvin (J / kg · K) și este definită după cum urmează:
Capacitatea de căldură depinde de condițiile corpului de încălzire.
Luați în considerare două procese posibile în sistemele termodinamice.
1) Să presupunem că sistemul izolat, este format din două corpuri, în cazul în care temperatura la momentul inițial variază. procesul de transfer de căldură va avea loc atât timp cât temperatura celor două corpuri sunt aliniate. După aceea sistemul va rămâne nemărginit-Chenno mult în această stare.
Într-un sistem izolat nu este posibil procesul prin care temperatura unuia dintre corpurile încălzite la fel ar deveni temperaturi mai mult sau mai puțin diferite.
2) Să presupunem că există un vas împărțit de un perete despărțitor în două jumătăți egale, în data de 1 - gazul, în data de 2 - vid. Dacă eliminați partiția, gazul răspândit în întreaga navă. Procesul invers, în care tot gazul va fi în oricare dintre cele două jumătăți, practic imposibil.
De ce? Deoarece probabilitatea unei stări în care moleculele de gaz sunt distribuite în mod egal între cele două jumătăți ale containerului este foarte mare, iar probabilitatea unei stări, în care toate moleculele de gaz ar fi într-una dintre jumătățile nu este separat peretele vasului este aproape egal cu 0. În condiții normale, în 1 litru aer conține N = 3 x 22 molecule octombrie.
Ambele procese - tranziție de căldură de la cald la rece și de distribuție a gazelor în întregul volum - sunt ireversibile.
Luați în considerare procesul de flipping o monedă. O sută de ori pentru a arunca o monedă de 57 de ori mai scăzut vultur - Nor = 57, și 43 - cozi - N p = 47. Probabilitatea unui vultur este - Rohr = 0,57, iar probabilitatea cozi - Pp = 0,43.
În consecință, natura ireversibilitate este că ireversibil este procesul invers celui improbabil.
Orice sistem izolat tinde să se deplaseze în mod spontan de la o stare mai puțin probabilă la o stare mai probabilă.
Starea unui sistem termodinamic, realizat printr-un număr mic de metode, cunoscute sub numele de non-aleatoare sau comandate. Stat, efectuată în mai multe moduri, se numește haotică sau întâmplătoare.
Caracteristica probabilităților de stat este entropia. Entropia este un sistem de stare funcție -S.
Parametrii ce caracterizează starea sistemului (ca tot întreg - V. P. T), numit macroparameters. o afectiune caracterizata prin ele - macrostări.
Particulele care alcătuiesc sistemul, tot timpul în mișcare, utilizarea impulsul, t. E. microstatul sistemului se schimbă tot timpul.
Numărul de diferite microstare, prin care starea acestui macro se numește macrostări greutate statistică - W.
Baza fizicii statistice constă ipoteza că toate microstările de TDS în mod egal.
Probabilitatea de microstările este proporțională cu greutatea sa statistică:
proces adiabatic are loc la entropie constantă.
Prima lege a termodinamicii, care exprimă legea conservării și transformării energiei, nu stabilește direcția de curgere a proceselor termodinamice. Puteți trimite, de asemenea, un set de procese care nu contravin primele principii în care se conservă energia, dar în natura lor, acestea nu sunt puse în aplicare. Aspectul a doua lege a termodinamicii asociate cu necesitatea de a răspunde la întrebarea, ce procese în natură sunt posibile și care nu sunt.
Am vorbit despre faptul că entropia unui sistem termodinamic izolat poate doar crește sau, la valorile maxime rămân constante. Această afirmație este numită a doua lege a termodinamicii.
Uneori a doua lege a termodinamicii este formulat după cum urmează: mișcare perpetuă imposibilă (mișcare perpetuă) al doilea tip, și anume un motor periodic, care ar primi căldură de la un rezervor și la transformat complet în muncă.
W. Thompson face parte din modul de redactare a doua lege a termodinamicii:
Astfel de procese nu sunt posibile, numai rezultatul final al care ar fi o retragere de la unele organism o anumită cantitate de căldură și conversia acestei cantități de căldură complet în muncă.
La prima vedere poate părea că formularea Thomson contrazice procesul de expansiune izoterma a unui gaz ideal. Într-adevăr, în timpul acestui proces, toată cantitatea obținută căldurii din elementul de încălzire este complet transformată în lucru. Cu toate acestea, producția de energie termică și transformându-l într-o lucrare nu este numai rezultatul final, în plus, există o schimbare a volumului de gaz.
Ie pentru un sistem izolat: