Физическая химия: конспект лекций
Шрифт:
3. Первый закон термодинамики. Калорические коэффициенты. Связь между функциями CP и Cv
Формулировки первого закона термодинамики.
1. Общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным.
2. Разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах.
3. Невозможно построить вечный двигатель первого рода, который бы давал механическую энергию, не затрачивая на это определенное количество молекулярной энергии.
4. Количество теплоты, подводимое к системе, расходуется на изменение Uвн и совершаемую работу.
5. Uвн– функция
Доказательство:
Пусть ТДС рассматривается при двух параметрах давления и объема, имеется два состояния системы I и II. Нужно перевести систему из состояния I в состояние II либо по пути А, либо по пути В (рис. 3).
Рис. 3
Предположим, что по пути А изменение энергии будет UA, а по пути В – UB. Внутренняя энергия зависит от пути процесса
UA = UB,
UA – UB /= 0.
Согласно пункту 1 из формулировок первого закона термодинамики, общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным
UA = UB ,
Uвн – функция состояния не зависит от пути процесса, а зависит от состояния системы I или II. Uвн – функция состояния, является полным дифференциалом
Q = U + А –
интегральная форма уравнения первого закона термодинамики.
Q = dU + A–
для бесконечно малого процесса, A– сумма всех элементарных работ.
Калорические коэффициенты
Теплота изотермического расширения:
Уравнение первого закона термодинамики в калорических коэффициентах
Q = ldv + CvdT,
где l– коэффициент изотермического расширения;
Сv– теплоемкость при постоянном объеме.
теплоемкость при const давлении,
Q = hdp + СpdT,
Q = dP + pdv.
Связь между функциями CP и Cv
Q = hdp + СpdT = ldv + CvdT,
для реального газа.
Для идеального газа l= р
Ср– СV= R,
к = (Q/дv)– теплота изохорного расширения;
m = (Q/дP)v– теплота изобарного сжатия.
4. Изопроцессы в термодинамике. Энергия Гельмгольца
1. Изотермический – Т= const
так как
2. Изохорный – V = const
А = 0,
А = pd = 0,
Q = dU + pd,
Q = CvdT.
3. Изобарный – P = const
А = pd,
A = pV2 – pV1.
4. Адиабатический – Q = 0
1) A = –dU,
A = –CV(T2 – T1), T2 > T1;
2) pd= –CvdT,
действие, обратное логарифму – потенцирование
Уравнение первого закона термодинамики в калорических коэффициентах
Q = ld + CVdT,
где l– коэффициент изотермического расширения;
CV – теплоемкость при постоянном объеме.
теплоемкость при const давлении,
Q = hdP + CpdT ,
Q = dP + d.
Связь между функциями CPи CV
5. Процессы. Второй закон термодинамики
Второй закон термодинамики, в отличие от первого закона термодинамики, изучает все процессы, которые протекают в природе, и эти процессы можно классифицировать следующим образом.