- •1.Предмет молекулярной физики. Основные экспериментальные факты, свидетельствующие о дискретном строении вещества. Тепловое движение с точки зрения молекулярных представлений
- •3.Статистические закономерности и описание системы многих частиц. Макроскопические и микроскопические состояние системы.
- •4. Тепловое равновесие систем. Условия равновесия. Тепловое равновесие систем. Условия равновесия.
- •5.Тепловое равновесие систем. Условия равновесия.
- •6.Молекулярная теория давления идеального газа.
- •7.Принципы конструирования термометра.
- •8.Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева).
- •9.Распределение Максвелла. Характерные скорости молекул.
- •10.Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
- •11.Столкновение молекул в газе. Длина свободного пробега. Частота соударений.
- •12.Понятие термодинамического равновесия. Обратимые и необратимые процессы.
- •13.Первое начало термодинамики. Теплоемкость системы. Теплоемкость идеального газа. Связь теплоемкости газа с числом степеней свободы молекул.
- •14.Преобразование теплоты в работу. Нагреватель, рабочее тело, холодильник. Коэффициент полезного действия. Тепловой двигатель и холодильная машина. Цикл Карно и его кпд.
- •15.Второе начало термодинамики. Формулировка Клаузиуса и Томсона (Кельвина). Их эквивалентность.
- •16.Закон возрастания энтропии в неравновесной изолированной системе. Энтропия и вероятность.
- •17.Термодинамическая вероятность. Принцип Больцмана. Статистическая интерпретация второго начала термодинамики.
- •18.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса.
- •Уравнение состояния
- •Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса
- •Критические параметры
- •Приведённые параметры
- •19.Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Область двухфазовых состояний. Метастабильные состояния.
- •20.Коэффициент поверхностного натяжения. Краевой угол. Давление под искривленной поверхностью жидкости.
- •21.Формула Лапласа. Капиллярные явления.
17.Термодинамическая вероятность. Принцип Больцмана. Статистическая интерпретация второго начала термодинамики.
Энтропия – характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы, представляет собой отработанную энергию.
Согласно второму началу термодинамики энтропия в замкнутой системе постоянно возрастает и в конечном итоге стремится к своему максимальному значению.
Термодинамическая вероятность — число способов, которыми может быть реализовано состояние физической системы. В термодинамике состояние физической системы характеризуется определёнными значениями плотности, давления, температуры и др. измеримых величин. Однако при одной и той же плотности, температуре и т. д. частицы системы могут различными способами распределиться в пространстве и иметь различные импульсы. Каждое данное распределение частиц называется микросостоянием системы. Вероятность термодинамическая (обозначается W) равна числу микросостояний, реализующих данное макросостояние, из чего следует, что W3 =1 . Свойства термодинамической вероятности похожи на свойства энтропии – обе максимальны в состоянии равновесия, а переход к равновесию связан с их ростом.
Энтропия является придаточной величиной и пропорциональна логарифму термодинамической вероятности: S = klnW – данное выражение определяет принцип Больцмана. Логарифм изменения вероятности совпадает с изменением энтропии. Бесконечное или огромное количество частиц делает невозможным механическое описание и требует описания статистического. Больцман показал, что так как в основе термодинамических процессов лежат обратимые кинетические процессы, то необратимость в термодинамике, измеряемая энтропией, не может быть абсолютной. Таким образом, необратимый процесс есть переход из менее вероятного состояния в более вероятное, а логарифм изменения вероятности состояния с точностью до постоянного множителя совпадает с изменением энтропии состояния.
Первое начало термодинамики, выражая закон сохранения и превращения энергии, не позволяет установить направление протекания термодинамических процессов. Кроме того, можно представить множество процессов, не противоречащих первому началу, в которых энергия сохраняется, а в природе они не осуществляются. Появление второго начала термодинамики — необходимость дать ответ на вопрос, какие процессы в природе возможны, а какие нет — определяет направление развитии процессов. Используя понятие энтропии и неравенство Клаузиуса ( ), второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает. Можно дать более краткую формулировку второго начала термодинамики: в процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия не убывает. Здесь существенно, что речь идет о замкнутых системах, так как в незамкнутых системах энтропия может вести себя любым образом (убывать, возрастать, оставаться постоянной). Кроме того, отметим еще раз, что энтропия остается постоянной в замкнутой системе только при обратимых процессах. При необратимых процессах в замкнутой системе энтропия всегда возрастает. Формула Больцмана позволяет объяснить постулируемое вторым началом термодинамики возрастание энтропии в замкнутой системе при необратимых процессах: возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные состояния. Таким образом, формула Больцмана позволяет дать статистическое толкование второго начала термодинамики. Оно, являясь статистическим законом, описывает закономерности хаотического движения большого числа частиц, составляющих замкнутую систему.