Теплоемкость. Энтальпия

Теплоемкость

Удельная теплоемкость вещества – количество теплоты, которое необходимо передать телу, чтобы тело массой 1 кг нагрелось 1 К.

Молярная теплоемкость – величина равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К.

Молярная теплоемкость связана с удельной

Запишем первое начало термодинамики

Cm dT = dυ m + pdVm

- не зависит от вида процесса сp = cv + R

Уравнение Майера

Удельная теплоемкость при постоянном давлении всегда больше удельной теплоемкости при постоянном объеме.

, где i – число степеней свободы

.

При низких температурах наблюдается только поступательное движение молекул, при компактных – добавляется вращение, при высоких добавляется колебание молекул.

Отношение теплоты Q, полученное телом в изотермическом процессе, к температуре Т теплоотдающего тела, называется приведенным количеством теплоты.

Приведенное количество теплоты, сообщаемое телу на бесконечно малом участке процесса, равно .

Приведенное количество теплоты, сообщаемое телу в любом обратном круговом процессе, равно нулю:

- функция, которая определяется только состоянием системы и не зависит от пути, каким системам пришла в это состояние.

Функция состояния, дифференциалом которой является называется энтропия.

Для обратимых процессов изменение энтропии ∆ S = 0.

Энтропия системы, совершающий необратимый цикл, возрастает ∆ S > 0.

Если система обливается теплотой с внешней средой, то энтропия может вести себя любым образом ∆ S ≥ 0.

Энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае обратимых процессов), либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов).

Физический смысл имеет разность энтропий.

,

Изменение энтропии ∆ S _{1→ 2} идеального газа при переходе его из состояния 2 не зависит от вида процесса перехода 1→ 2.

Для адиабатического процесса dQ = 0 ∆ S = 0, S = const, т.е адиабатический процесс протекает при постоянной энтропии.

При изотермическом процессе

Все процессы в замкнутой системе ведут к увеличению ее энтропии.

Второе начало термодинамики.

Возможны лишь такие процессы, происходящие в макроскопической системе, которые ведут к увеличению энтропии.

Гипотеза о тепловой смерти Вселенной

Энтропия Вселенной должна достичь своего максимума. Все формы движения должны перейти в тепловую.

Переход от горячих тел к холодильным приведен к тому, что температурах всех тел во Вселенной сравняется, т.е. наступит полное тепловое равновесие и все процессы во Вселенной прекратятся – наступит тепловая смерть Вселенной.

Ошибочность вывода заключается в том, что второе начало термодинамики нельзя применять к незамкнутым системам.

Физический смысл энтропии

Термодинамическая вероятность – это число способов, которыми может быть реализовано данное состояние макроскопической системы, или число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние

S = K ℓ n W – формула Больцмана.

Энтропия, определяется логарифмом числа микросостояний, с помощью которых может быть реализовано данное макросостояние.

Энтропия является мерой неупорядоченности системы.

Второе начало термодинамики

(другая формулировка)

При необратимых процессах, происходящих в замкнутой системе, вероятность состояния системы возрастает, при обратимых процессах.