Термодинамика - Базаров И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Это будет при у=1. что наблюдается у вольї при нормальном давлении и 4 0C (см. § 15). а также при определенных температурах у каучука и иодистого серебра.
46 C^Cf
V
Рис. 5.
Рве. 6.
ных реакций, а определяется только начальным и конечным состояниями реагирующих веществ. Отметить значение правила Гесса в физической химии
2.2. Количество теплоты, выделяющееся при образовании воды из элементов, равно =287 кДж/моль, а теплота испарения воды равна Q2 =40 кДж/молъ. Определить количество теплоты, которое необходимо при образовании водяного пара из элементов.
2.3. Теплота Q реакции, протекающей при постоянном объеме или при постоянном давлении, зависит от температуры. Определить {SQi&T)y и (82/07"),,. Найти изменение іенлотьі сгорания моля водорода в воду при повышении температуры на I °С.
1А. Одним из самых точных экспериментальных способов определения отношения У-CpICv является измерение скорости звука и в изучаемом газе. Найти связь между скоростью звука, отношением теплоємкостей у и изотермическим модулем упругости, если известно, что скорость звука в упругой среде и—^/К/р (К—модуль упругости и р—плотность среды). Найти скорость звука в воздухе при 0 'С и ее зависимость от температуры.
2.5. Найти разность теплоемкостей Cil-Cj для идеального парамаї нетика.
2.6. Найти уравнение адиабаты идеального парамагнетика.
2.7. Определить теплоемкость идеального газа в следующих процессах: a) ^ Г* = const; б) р2 К-const; в) р\ Г-const.
2.8. Два одинаковых металлических шара, имеющие одинаковую температуру, расположены, как показано на рис. 5: один подвешен на нерастяжимой нити, другой чежит на несжимаемом основании. Шары адиабатно изолированы в соответствующих точках соприкосновения с нитью и горизонтальным основанием. Одинаковы ли теплоемкости шаров и если нет -какая больше и почему?
2.9. Моль идеального газа находится в неограниченном вертикальном цилиндре, помещенном в однородное поле силы тяжести. Вычислить теплоемкость газа
2.10. Воздух в объеме 5 м3 при давлении pi =4,052 • IO5 Па и г, =60 "С политропно расширяется ло трехкратного объема и давления = 1,013 • IO5 Па. Вычислить показатель политропы, работу расширения, количество теплоты и изменение внутренней энергии при этом процессе.
2.11. На плоскости с "координатными осями V1 р (рис. 6) через некоторую точку А проведены изотерма T и адиабата S идеального газа. Показать, что политропные процессы (кривые DAD' и EAF.') происходят при отрицательной и положительной теплоемкости соответственно.
2.12. Объяснить причину понижения температуры тропосферы с высотой и, считая воздух идеальным газом, вычислить высотный градиент температуры D атмосфере.
2.13. При давлении р = 609.2 Па и температуре /=0,01 'С лед, вода и ее пар могут в любых количествах находиться в равновесии и переходить друг
47 в друга. При изотермическом сжатии такой системы давление не изменяется, но часть пара переходит в жидкость, а выделяющаяся при лом теплота может быть или использована на одновременное плавление льда, или о і дана термостату Вычислить массу льда, который должен быть расплавлен при таком образовании I г воды из пара и льда, для того чтобы этот и зо барно-и зо термический процесс сжатия был адиабатным.
2.14. Пользуясь свойствами якобианов
доказать соотношения' ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
Первое начало термодинамики, как мы видели, устанавливает существование у всякой системы однозначной функции состояния—внутренней энергии, которая не изменяется при отсутствии внешних воздействий при любых процессах внутри системы. Второе начало термодинамики устанавливает существование у всякой равновесной системы другой однозначной функции состояния—энтропии, которая, однако, в отличие от внутренней энергии не изменяется у изолированной системы только при равновесных процессах и всегда возрастает при неравновесных процессах; аналогично ведет себя энтропия и адиабатных систем.
Таким образом, если первое начало есть закон сохранения и превращения энергии (его количественная сторона в применении к термодинамическим системам), то второе начало представляет собой закон об энтропии.
§ 11. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ИСХОДНАЯ ФОРМУЛИРОВКА ВТОРОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ
Открытие второго начала связано с анализом работы тепловых машин, чем и определяется его исходная формулировка. Впервые работа тепловых машин была теоретически рассмотрена в 1824 г. Сади Карно, который в своем исследовании «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эти силы»*', доказал, что к.п.д. тепловых машин, работающих по предложенному им циклу (циклу Карно), не зависит ог природы вещества, совершающего этот цикл. Позднее Клаузиус и В. Томсон, по-новому обосновывая эту теорему Карно, почти одновременно положили основание тому, чго ісперь входит в содержание второго начала.
Так же как и первое начало, второе начало термодинамики является обобщением данных опыта. Многолетняя человеческая
Carnot S. Reflexions sur Ia puissance motnee du feu et sur Ies machines propres a dcvclopper cette puissance. Pans, 1824.
