785
Термодинаміка і статистична фізика
Тест
Физика
Основою термодинамічного підходу є встановлення зв’язків між безпосередньо вимірюваними в макроскопічних дослідах величинами. Внутрішня енергія або ентропія є однозначною функцією стану. Принцип Нернста стосовно абсолютного нуля температур. Правило рівноваги фаз Максфела.
Украинкский
2013-01-06
407 KB
54 чел.
Термодинаміка і статистична фізика
21.Приведіть формулу Майєера для теплоємностей ідеального газу. .
22. Який фізичний зміст вільної енергії?Функція стану системи називається вільною енергією. Для ізотермічних процесів вільна енергія F відіграє ту ж саму роль, що й потенціальна енергія в механіці. Вільна енергія потенціал сил для нашої системи. Відмітимо, що F визначена поки що з точністю до аддітивної функції температури: заміна F на не порушує рівності (3) .
23. Приведіть приклади вільної енергії.Деформація пружного твердого тіла: при ізотермічній деформації вільна енергія це те, що називають енергією пружної деформації. В механіці ж говорять, що робота деформованого тіла дорівнює “зменшенню” потенціальної енергії
24. Як тиск виражається через вільну енергію?
25. Як ентропія виражається через вільну енергію?
26. Приведіть основне рівняння термодинаміки оборотних процесів.
27. Приведіть рівність Клаузіуса.
28. Які процеси називають адіабатичними? Процес, який відбувається без теплообміну з навколишніми тілами, називається адіабатичним.
29. Які тенденції має ентропія при необоротних процесах?Необоротні процеси в замкнутій системі завжди супроводяться зростанням ентропії. , , , S2 не може бути меншим, ніж S1 .
30. Приведіть співвідношення, яке звязує вільну і внутрішню енергію.
31. Приведіть вираз для 2-го начала термодинаміки для систем із змінним числом частинок.
32. Який фізичний зміст хімічного потенціалу?Визначає зміну внутрішньої енергії при зміні числа частинок на 1 при сталих значеннях S i aі.
33. Приведіть визначення термодинамічного потенціалу Ω.
34. Як число частинок в системі виражається через термодинамічний потенціал Ω?
35. Які термодинамічні функції відносяться до аддітивних?До таких функцій відносяться всі енергетичні характеристики: U, H, F, Ф, а також ентропія, тому що в енергетичній комбінації температура від числа частинок не залежить.
36. Що розуміють під циклом у термодинаміці?Під циклом у термодинаміці розуміють круговий процес
37. Що називають коефіцієнтом корисної дії теплової машини?Величина називається коефіцієнтом корисної дії (ККД) машини.
38. Що називають циклом Карно?Робота, яку виконує газ, пропорційна площі фігури, обмеженої ізотермами і адіабатами. Такий цикл роботи теплового двигуна найвигідніший; його називають циклом Карно.
39. Чому дорівнює к.к.д. циклу Карно?
40. Яке обмеження має к.к.д. довільного циклу?
Оскільки другий і третій доданки правої частини відємні (), то , причому рівність має місце тільки при q1=q2=0, тобто для циклу, що повністю співпадає з циклом Карно.
41. Що називають тепловим двигуном другого роду?двигуном ІІ роду, називають періодично діючу машину, яка б перетворювала б все тепло, отримане від нагрівання, в роботу (мала б ККД рівний 1).
42. Сформулюйте принцип Нернста.ентропія любої рівноважної термодинамічної системи при Т=0 є величиною сталою, не залежною ні від яких змінних параметрів (тиску, обєму, напруженості полів і т.д.).
43.Привидіть принцип Нернста у формі, запропонованій Планком.
44. Який висновок випливає із принципу Нернста стосовно пеплоємносі?Будь-яка теплоємність системи при Т=0 обертається в нуль. Дійсно, ентропія при температурі, близькій до 0, може бути представлена у вигляді:
де S(0) стала, яка не залежить ні від яких змінних параметрів, x параметр, який вважається сталим при обчисленні теплоємності (V, p і т.д.). Згідно з формулою маємо і, отже,
45. Який висновок випливає із принципу Нернста стосовно абсолютного нуля температур?Уявимо собі цикл Карно, у якого холодильник має температуру Т2=0. Для такої оборотної машини повна зміна ентропії в циклі дорівнювала б її зміні на ділянці ізотермічного нагрівання Т=Т1: , тому що ділянка ізотермічного охолодження Т=Т2=0 являє собою ізоентропу S=0 і решта процесів є ізоентропічними.
46.Що розуміють під станом хімічної рівноваги?Хімічна реакція, що протікає в суміші реагуючих речовин, приводить в кінці кінців до встановлення стану рівноваги, в якому кількість кожної речовини більше вже не змінюється.
47.Привидіть умову хімічної рівноваги. Суттєво, що стан хімічної рівноваги не залежить від того, при яких умовах відбувалась реакція (навіть незалежно від наявності чи відсутності каталізатора); він залежить тільки від тих умов, в яких перебуває суміш реагуючих речовин в самому стані рівноваги
48.Що називають фазою у термодинаміці? Фазою називають фізично однорідну частину системи, яка відрізняється своїми фізичними властивостями від інших її частин і відділена від них чітко вираженою межею.
49. Приведіть умови рівноваги двох фаз.Перш за все, як і для любих тіл, що перебувають у рівновазі, повинні бути рівними температури і обох фаз: Потім повинна виконуватись умова рівності тисків в обох фазах: тому що на поверхні їх дотикання сили, з якими обидві фази діють одна на одну, повинні бути рівними і протилежними. Оскільки тиск і температура двохфазної системи є сталі, для дослідження її рівноваги скористаємось умовою мінімуму її термодинамічного потенціалу , де і - кількість частинок в кожній фазі. маємо: де , - хімічні потенціали першої і другої фаз відповідно; або, в силу ,
50. Які властивості фазових переходів І го порядку?Фазових переходах І-го роду, які характеризуються тим, що при них скачком змінюються ентропія і обєм. Скачкоподібна зміна ентропії означає, що, наприклад, перехід від фази “1” до фази “2” супроводжується виділенням або поглинанням прихованого тепла. У розрахунку на 1 моль вона визначається виразом: що приводить до рівняння
51. Приведіть рівняння Клапейрона - Клазіуса.
52. Як температура кипіння залежить від тиску?Формула, написана у вигляді визначає зміну температури переходу між двома фазами (наприклад, точки кипіння) при зміні тиску. Оскільки , а при переході пару в рідину тепло завжди виділяється , то температура кипіння при збільшенні тиску завжди підвищується .
53. Чим характеризується фазові переходи ІІ роду? Розрізняються теплоємності двох фаз , а також коефіцієнти теплового розширення і стисливості . Проте зустрічаються також перетворення фаз, при яких ентропія і обєм змінюються неперервно, а їх похідні зазнають скачка (в т.ч. ). Такі переходи називають фазовими переходами ІІ-го роду.
54. Що розуміють під критичною точкою « рідина пар»? 55. Які умови визначають критичну точу « рідина - пар»Критична точка це така точка в площині , в якій закінчується крива фазової рівноваги між рідиною і її газом. Відповідні їй температури і тиск називають критичними. При температурах вище і при тисках, більших за , не існує різних фаз, і тіло завжди однорідне. Можна сказати, що в критичній точці зникає відмінність між обома фазами. Поняття про критичну точку було введено Д.І.Мендєлєєвим в 1860 р. Нехай - критична точка на кривій переходу рідина-газ. Тоді при всіх значеннях і , що лежать нижче і , перехід з рідкого стану в газ і навпаки відбувається з перетином кривої рівноваги фаз. На самій кривій обидві фази перебувають в рівновазі між собою, дотикаючись по деякій поверхні розділу. Вище точки є однорідний стан речовини, в якому не існує ніяких поверхонь розділення. Він часто називається закритичним, і речовину у цьому стані не має підстав назвати ні рідиною, ні газом.
56. Приведіть графіки характерних ізотерм в теорії Ван дер Ваальса.
.
57. Поясніть правило рівноваги фаз Максфела. Зобразимо на - площині систему ізотерм , виправлених у відповідності з правилом Максвела. Криві, що зєднують початкові і кінцеві точки ізобар , зходяться в критичній точці і ділять - площину на 3 області. Область, обмежена кривою і верхньою частиною критичної ізотерми, являє собою область рідкого стану. Область під кривою (крива співіснування), описує двохфазні стани рідину з насиченою парою. В області вище і правіше двохфазний стан неможливий, а при і ізотерми наближаються до ізотерм ідеального газу .
58. Як кртичні температура і тиск повязані з параметрами рівняння Ван дер Ваальса. Критичні температура, обєм і тиск можна виразити через параметри і , що входять в рівняння Ван-дер-Ваальса.
59. Привидіть значення числа молекул у 1 молі. В 1 молі речовини кількість молекул дорівнює числу Авогадро: ).
60. Що розуміють під мікроскопічним станом системи? Стан макроскопічного тіла, заданий з допомогою координат і імпульсів його складових частинок, називають мікроскопічним станом, тоді як термодинамічні параметри задають макроскопічний стан тіла.
а у фазовому просторі цими ансамблям відповідають точки деякої гіперповерхні . Такі ансамблі відображають властивості ізольованої системи і названі Гіббсом мікроканонічними ансамблями.
,де позначення називається канонічним інтегралом або інтегралом станів; він є визначеним інтегралом по всім станам і величиною скінченою
Внутрішня енергія U з статистичної точки зору являє собою просто середнє значення енергії, обчислене за формулою:
.
.
91. Чому дорівнює найімовірніша швидкість в ідеальному газі?
; ; ;
92. Приведіть значення середньоквадратичної швидкості?
93.Приведіть значення середньої кінетичної енергії поступального руху молекули в ідеальному газі?
94. Приведіть формулу розподілу Максвела-Больцмана?
95. Що можна сказати про розподіл в газі по швидкостям молекул в ідеальному газі? в силовому полі в кожній частині реального простору при рівновазі має місце максвелівський розподіл швидкостей, незалежно від того, де знаходиться молекула і, навпаки, незалежно від швидкостей молекул існує певний розподіл числа молекул в просторі.
96. Приведіть і поясніть барометричну формулу?
Враховуючи, що тиск для ідеального газу, отримаємо також
Формули (7) і (8) називаються барометричними.
97. Як розподілені молекули суміші газів у атмосфері? в суміші газів важкі компоненти переважатимуть в нижніх шарах, а легкі у верхніх шарах атмосфери.
98.Чому барометрична формула не придатна до реальної атмосфери? вони не придатні до реальної атмосфери. Це пояснюється тим, що атмосфера, по-перше, не є ізотермічною системою; по-друге, взагалі не може знаходитись в рівновазі.
99. Сформулюйте теорему про рівномірний розподіл кінетичної енергії по ступеням вільності?середня кінетична енергія, яка припадає на одну ступінь вільності, тобто величина , однакова для всіх ступенів вільності і визначається тільки температурою згідно з рівністю
100. Чому дорівнює внутрішня енергія 1 моля ідеального одноатомного газу?
Для всього газу отримаємо внутрішню енергію:
.
Це значення узгоджується з експериментальними значеннями для одноатомних газів: інертних газів (Ar, He, Ne, Xe), парів металів (Hg, K).
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
62952. | ОЖИРЕНИЕ – ГЛОБАЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА. ВЛИЯНИЕ ОЖИРЕНИЯ НА РИСК СМЕРТИ. ПРОГРАММЫ ПО СНИЖЕНИЮ ВЕСА | 100.51 KB | |
Способностью и готовностью применять современные социально-гигиенические методики сбора и медико-статистического анализа информации о показателях здоровья взрослого населения и подростков на уровне различных подразделений медицинских организаций... | |||
62955. | Злочини і покарання. Вбивство. Герундій | 38.38 KB | |
The old English rule extended this concept to include not only intentional or deliberate killings but also accidental killings in the course of some other serious crime (such as robbery or rape). | |||
62956. | Типи злочинів. Інші види злочинів | 164.24 KB | |
The European Court of Human Rights was established by the European Convention (домовленість, угода) for the Protection (захист) of Human Rights and Fundamental Freedoms and was set up in Strasbourg in 1959. | |||
62957. | Види покарання | 52.17 KB | |
here are several kinds of punishment available to the courts. In civil cases, the most common punishment is a fine, but specific performance and injunctions may also be ordered. | |||