Термодинамика - Базаров И.П.
Скачать (прямая ссылка):
*' < м . Масюков В. И. О третьем начале термодинамики /, Ж\рн физ. химии 1971 45 С 2396
**' См ' Хайрутлннов К. А. Значение и.юхорной теплоемкое™ и адиабатной сжимасмосіи чистых веществ в критической точке /''Жури. физ. химии. 1978. 52 С. 2794
176 обратном изохорном этапе 4 -» I то же самое количество теплоты при объеме V1 расходуется на нагревание рабочею вещества от F2 до T1 В отличие от процесса Карно, в котором в соответствующих фазах (адиабаты) теплота не подводится и не отнимается, леа. теплота отдастся и затем слова поглощается Как и в процессе Карно, к. п. д. определяется лишь количеством тепло Tb I
Q1 — vftl\ In (F2ZF1), поглощаемым при температуре 11 и количеством теплоты уЯТ21п(Кг,К,). отдаваемым при температуре Ti. т е для идеального газа
vtf(T1-T2)In(K2lK1)
In(VvK)
T1
- =tik41
(см рис. 51) Указать ошибку в приведенном доказательстве.
9.5. В одном учебном пособии по статистической физике*' доказывается, что, в то время как при квазистатическом адиабатном процессе перехода системы из одною состоянии в друюе изменение ее лттропии 0. при нестатичсском адиабатном проттессс между теми же состояниями с15>0 Показать, что такое доказательство ошибочно, т ак как про і иворечи т в t приму началу термодинамики и поэтому, подобно проектам вечного дейт л ели. его можно не рассматривать в деталях
9.6. Разьяснить, почему неверно также утверждение, содержащееся в другом учебном пособии**': «Энтропия каждого тела является функцией сто состояния, и поэтому ее изменение не может зависеть от того, каким образом количество теплоты отведено от него — обратимо и ти необратимо»
9.7. В «Физической энциклопедии» (1988 'Г I С 25. 26) читаем «Для идеального газа адиабата описывается уравнением Пуассо на /IK1=Consl. где у = CplCv—отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме (для одноатомного газа при обычных температурах у = 1,67, для двухатомного газа у = 1.4), а для фотонного газа адиабата описывается уравнением Пуассона, где Y=1V'- Как это согласовать с тем, что для фотонного газа С„— х, Cy = AaT1 V и, следовательно, Y=X7
9.8. В «Физической энциклопедии» (Ґ988. Т. 1 С. 360) приводится следующая формулировка принципа Каратеодори. «Вблизи любого состояния термодинамического равновесия и сколь угодно близко к нему существует состояние, в которое нельзя попасть при помощи адиабатного процесса». Показать ошибочность этой формулировки принципа Каратеодори
*' Климовтович Ю. Л. Статистическая физика. M.. 19R2. С. 5>. **' См. Румер Ю. Б., Рывкяк М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. M.. 1977. С. 105. 2
ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ ТЕРМОДИНАМИКА РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В ч. I при изложении теоретических основ термодинамики уже приводились отдельные ее приложения. Теперь мы последовательно рассмотрим ряд физически наиболее важных применений термодинамики при изучении свойств различных систем.
§ 49. TFPMOДИНАМИКА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ И ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СРОДСТВА
Уравнения Гиббса—Гельмгольпа (5.29) и (5.30) можно представить еще в несколько ином виде, важном для приложений.
Если сисісма изоіермически исрсходиі из сосюяния Т, V1 с энергией Гельмгольца F1 = U1 + T(dFJcT)y в состояние 7', V2 с энергией Гельмгольца F2 = U2+T{dF2)dT)v, то при этом убыль энергии Гельмгольца
-F2 = V1-O2+ T
системы равна совершаемой ею работе W и поэтому W= - A U+T(cW!cT)y. Убыль внутренней энергии U1 — U2 = — A U можно определить из опыта, когда система переходит из состояния с энергией U1 в состояние с энергией U2 без совершения работы (при постоянных объеме Vn других внешних параметрах a, в сложной системе). Она в этом случае равна —AU=-Q=Qv—количеству выделяющейся теплоты или тепловому эффекту перехода (например, тепловому эффекту реакции в калориметрической бомбе Бертло). Таким образом получаем уравнение Гиббса--Гельмгольца для полной работы системы (прочив всех сил) при любом изотермическом процессе: W=Qv + T(dWjdT)v. (ЮЛ)
178 Для определения рабо і ы системы против пемеханических (например. электрических) сил рассмотрим изотермический процесс при постоянном давлении. Согласно формуле (5.30),
При переходе системы изобарно-изоіермически из состояния 1 в состояние 2 убыль энер! ии Гиббса равна
Но -(G2-GJr.p= №'„„, a H^—H2 может быть определена из опыта, когда система изооарно переходит из состояния с энтальпией H1 в состояние с энтальпией H2 без работы немеханических сил. Разность энтальпий в іаком случае равна H1-H2 = Ui-U2A P(Vi-V1)= -Q = Qp -тепловому эффекту при изобарном процессе.
Поэтому уравнение Гиббса — Гельмі ольца для немеханической работы системы при изобарно-изотермическом процессе принимает вид
Термодинамика гальванических и топливных элементов. Применим уравнение (10.2) к электрохимическим генераторам— гальваническим и топливным элементам. Для этого установим связь между э.д.с. элемента и тепловым эффектом реакции, происходящей в элементе при его работе, в случае, когда изменение его внутренней энергии идет не на выделение теплоты, а па работу электрических сил.
