Физическая химия: конспект лекций, Березовчук А. В.

Физическая химия: конспект лекций

на обложку

Березовчук А. В.

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

состояния, т. е. она не зависит от пути процесса, а зависит от начального и конечного состояния системы.

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.