Модуль 13

Термодинамика. Фазовые переходы.

Термодинамика – раздел физики, в котором изучаются тепловые явления. При этом изучается поведение не отдельных молекул, а вещества в целом.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, способных взаимодействовать друг с другом и внешней средой. Состояние системы определяется термодинамическими параметрами, например давлением, объемом, массой и температурой. Система может находиться в равновесном состоянии – это состоянии, при котором параметры системы не меняются со временем и одинаковы во всей системе при неизменных внешних условиях.

1.      Работа и внутренняя энергия идеального газа.

Из курса механики нам известно работа есть произведение силы на перемещение, если направление силы совпадает с направлением перемещения. Работу газа в термодинамике связывают с изменением объема. Рассмотрим простую модель – идеальный газ в цилиндрическом сосуде под поршнем. На поршень со стороны газа действует сила давления Fд , обусловленная ударами молекул. Тогда работа ∆Aгаза при малом перемещении поршня определяется формулой:

∆A= Fд ∆x=pS∆x=p∆V

Где p– давление газа, S– площадь поршня, под которым находится газ, ∆x – проекция перемещения поршня на направление силы давления, ∆V – приращение объема газа. Знак работы газа определяется знаком проекции перемещения или знаком изменения объема. При расширении газ совершает положительную работу. ( См. рис. 134 а), т.к. изменение объема ∆V>0. При сжатии газ совершает отрицательную работу. (См. рис. 134 б), е.к. изменение объема ∆V<0.