РОЗДІЛ 7. ТЕРМОДИНАМІКА 7.1. Основні поняття термодинаміки Термодинаміка вивчає найбільш загальні макроскопічні властивості тіл, що проявляються при перетвореннях одних видів енергії в інші. Надалі тіло чи систему тіл будемо називати термодинамічною системою. Стан термодинамічної системи задається з допомогою таких величин, як: р – тиск V – об’єм Т – температура Ці величини називаються термодинамічними параметрами. В стані термодинамічної рівноваги всі параметри системи не змінюються з часом, а тиск і температура є однаковими в усіх частинах системи. При цьому термодинамічні параметри зв’язані між собою рівнянням, яке називається рівнянням стану. Рівняння стану ідеального газу – це рівняння Менделеєва-Клапейрона.  EMBED Equation.3 
 (7.1) де m – маса газу, М – молярна маса, R = 8,31 Дж/(моль К) – універсальна газова стала. Важливим поняттям термодинаміки є поняття внутрішньої енерґії. Внутрішня енерґія U ідеального газу складається лише з середньої кінетичної енерґії молекул газу і залежить від температури газу:  EMBED Equation.3 
 (7.2) де і – число ступенів вільності молекули. Для реальних газів внутрішня енерґія залежить і від інших термодинамічних параметрів. Внутрішня енерґія є функцією стану системи: кожному стану системи відповідає певне значення внутрішньої енерґії. При переході системи зі стану 1 в стан 2 зміна внутрішньої енергії дорівнює:  EMBED Equation.3 
U = U2  U1 (7.2а) Якщо після проходження проміжних станів система повертається у початковий стан, то:  EMBED Equation.3 
U = 0 (7.2б) 7.2. Перший закон термодинаміки Обмін енерґією між термодинамічною системою і зовнішніми тілами може відбуватися двома способами: шляхом теплообміну ( системі передається кількість теплоти Q) шляхом виконання роботи . Формулювання першого закону термодинаміки: Кількість теплоти Q, яка надається системі, витрачається на збільшення внутрішньої енерґії системи U і на виконання роботи А проти зовнішніх сил. Q = EMBED Equation.3 
U + A (7.3) Звичайно цей закон записують для нескінчено малих величин:  EMBED Equation.3 
Q = dU +  EMBED Equation.3 
A (7.4) Відмінність у позначеннях величин пов’язана з тим, що dU означає зміну внутрішньої енергії, а  EMBED Equation.3 
А і  EMBED Equation.3 
Q  лише нескінчено малі величини.  EMBED Equation.3 
A = pdV , (7.5) Перший закон термодинаміки запишемо у вигляді:  EMBED Equation.3 
Q = dU + pdV (7.6) Застосуємо перший закон термодинаміки до ізопроцесів в ідеальних газах: ізохорний процес ( m, V = const )  EMBED Equation.3 
 Якщо V =const, то dV = 0, отже  EMBED Equation.3 
A = 0 . Тому:  EMBED Equation.3 
Q = dU (7.7) При ізохорному процесі вся теплота, надана системі, йде на збільшення внутрішньої енерґії системи. ізотермічний процес (m, T = const ) pV = const Якщо T = const , то з (7.2) U = const і dU = 0 отже:  EMBED Equation.3 
Q =  EMBED Equation.3 
A (7.8) При ізотермічному процесі вся теплота, надана системі, йде на виконання системою роботи проти зовнішніх сил. Якщо об’єм системи змінюється від V1 до V2 , то виконана системою робота описується формулою:  EMBED Equation.3 
 (7.9) Якщо система розширюється ( V2V1), то А0 ; при стиску системи (V2V1) A0. ізобарний процес ( m, p = const )  EMBED Equation.3 
 Формулювання першого закону терм...