🗊Презентация Молекулярная физика. Термодинамика

Категория: Физика
Нажмите для полного просмотра!
Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №1Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №2Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №3Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №4Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №5Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №6Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №7Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №8Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №9Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №10Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №11Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №12Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №13Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №14Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №15Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №16Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №17Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №18Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №19Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №20Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №21Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №22Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №23Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №24Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №25Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №26Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №27Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №28Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №29Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №30Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №31Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №32Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №33Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №34Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №35Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №36Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №37Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №38Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №39Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №40Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №41
Скачать

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Молекулярная физика. Термодинамика. Доклад-сообщение содержит 41 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1


Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №1
Описание слайда:

Слайд 2


4. Изменения энтропии при обратимых и необратимых процессах Итак, энтропия – отношение полученной или отданной системой теплоты в обратимом процессе, к температуре, при которой происходит эта передача. Энтропия – величина аддитивная, т.е. она равна сумме энтропий всех тел входящих в систему:
Описание слайда:
4. Изменения энтропии при обратимых и необратимых процессах Итак, энтропия – отношение полученной или отданной системой теплоты в обратимом процессе, к температуре, при которой происходит эта передача. Энтропия – величина аддитивная, т.е. она равна сумме энтропий всех тел входящих в систему:

Слайд 3


Обратимый цикл Карно Мы знаем, что, в тепловой машине, работающей по принципу Карно, имеются три тела: холодильник, нагреватель, рабочее тело (газ). Изменение энтропии газа так как газ возвращается в исходное состояние.
Описание слайда:
Обратимый цикл Карно Мы знаем, что, в тепловой машине, работающей по принципу Карно, имеются три тела: холодильник, нагреватель, рабочее тело (газ). Изменение энтропии газа так как газ возвращается в исходное состояние.

Слайд 4


Изменение энтропии нагревателя: (4.1) Для холодильника: (4.2) А т.к.
Описание слайда:
Изменение энтропии нагревателя: (4.1) Для холодильника: (4.2) А т.к.

Слайд 5


то , т.е. или (4.3) т.е. S – константа. Это выражение называют равенство Клаузиуса.
Описание слайда:
то , т.е. или (4.3) т.е. S – константа. Это выражение называют равенство Клаузиуса.

Слайд 6


Необратимый цикл Мы знаем, что т.е., (4.4) Отсюда тогда
Описание слайда:
Необратимый цикл Мы знаем, что т.е., (4.4) Отсюда тогда

Слайд 7


Таким образом или (4.5) Это неравенство Клаузиуса. При любом необратимом процессе в замкнутой системе энтропия возрастает (dS > 0).
Описание слайда:
Таким образом или (4.5) Это неравенство Клаузиуса. При любом необратимом процессе в замкнутой системе энтропия возрастает (dS > 0).

Слайд 8


Тогда для замкнутой системы (4.7) – математическая запись второго начала термодинамики.
Описание слайда:
Тогда для замкнутой системы (4.7) – математическая запись второго начала термодинамики.

Слайд 9


5. Второе начало термодинамики Термодинамика, это наука о тепловых процессах, о превращении тепловой энергии. Для описания термодинамических процессов первого начала термодинамики недостаточно. Выражая общий закон сохранения и превращения энергии, первое начало не позволяет определить направление протекания процессов.
Описание слайда:
5. Второе начало термодинамики Термодинамика, это наука о тепловых процессах, о превращении тепловой энергии. Для описания термодинамических процессов первого начала термодинамики недостаточно. Выражая общий закон сохранения и превращения энергии, первое начало не позволяет определить направление протекания процессов.

Слайд 10


Исторически второе начало термодинамики возникло из анализа работы тепловых двигателей. Рассмотрим схему теплового двигателя. От термостата с более высокой температурой Т1, называемого нагревателем за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой Т2, называемому холодильником за цикл передается количество теплоты Q2 и совершается работа
Описание слайда:
Исторически второе начало термодинамики возникло из анализа работы тепловых двигателей. Рассмотрим схему теплового двигателя. От термостата с более высокой температурой Т1, называемого нагревателем за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой Т2, называемому холодильником за цикл передается количество теплоты Q2 и совершается работа

Слайд 11


Молекулярная физика. Термодинамика, слайд №11
Описание слайда:

Слайд 12


Чтобы термический коэффициент полезного действия теплового двигателя был , должно быть выполнено условие , т.е. тепловой двигатель должен иметь один источник теплоты, а это невозможно. Н. Карно в 1824 г. доказал, что для работы теплового двигателя необходимо не менее двух источников теплоты с различными температурами. Невозможность создания вечного двигателя второго рода подтверждается вторым началом термодинамики:
Описание слайда:
Чтобы термический коэффициент полезного действия теплового двигателя был , должно быть выполнено условие , т.е. тепловой двигатель должен иметь один источник теплоты, а это невозможно. Н. Карно в 1824 г. доказал, что для работы теплового двигателя необходимо не менее двух источников теплоты с различными температурами. Невозможность создания вечного двигателя второго рода подтверждается вторым началом термодинамики:

Слайд 13


1. Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от нагревателя в эквивалентную ей работу (формулировка Кельвина) 2. Невозможен вечный двигатель второго рода (формулировка Томпсона-Планка). 3. Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии от холодного тела к горячему (формулировка Клаузиуса).
Описание слайда:
1. Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от нагревателя в эквивалентную ей работу (формулировка Кельвина) 2. Невозможен вечный двигатель второго рода (формулировка Томпсона-Планка). 3. Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии от холодного тела к горячему (формулировка Клаузиуса).

Слайд 14


Математической формулировкой второго начала является выражение Энтропия замкнутой системы при любых происходивших в ней процессах не может убывать (или увеличивается или остается неизменной).
Описание слайда:
Математической формулировкой второго начала является выражение Энтропия замкнутой системы при любых происходивших в ней процессах не может убывать (или увеличивается или остается неизменной).

Слайд 15


При обратимомном процессе (5.1) При необратимом процессе, как доказал Клаузиус (5.2)  изменение энтропии больше приведенной теплоты. Тогда тогда эти выражения можно объединить: (5.3)
Описание слайда:
При обратимомном процессе (5.1) При необратимом процессе, как доказал Клаузиус (5.2)  изменение энтропии больше приведенной теплоты. Тогда тогда эти выражения можно объединить: (5.3)

Слайд 16


Первое и второе начала термодинамики в объединенной форме имеют вид: (5.4)
Описание слайда:
Первое и второе начала термодинамики в объединенной форме имеют вид: (5.4)

Слайд 17


6. Свободная и связанная энергии Как следует из первого и второго начала термодинамики в объединенной форме в обратимом процессе: Это равенство можно переписать в виде .
Описание слайда:
6. Свободная и связанная энергии Как следует из первого и второго начала термодинамики в объединенной форме в обратимом процессе: Это равенство можно переписать в виде .

Слайд 18


Обозначим, , где F – разность двух функций состояний, поэтому сама является также функцией состояния. Ее назвали свободной энергией. Тогда (6.1) Если тело совершает обратимый изотермический процесс, то
Описание слайда:
Обозначим, , где F – разность двух функций состояний, поэтому сама является также функцией состояния. Ее назвали свободной энергией. Тогда (6.1) Если тело совершает обратимый изотермический процесс, то

Слайд 19


следовательно свободная энергия есть та работа, которую могло бы совершить тело в обратимом изотермическом процессе или, свободная энергия – есть максимальная возможная работа, которую может совершить система, обладая каким-то запасом внутренней энергии.
Описание слайда:
следовательно свободная энергия есть та работа, которую могло бы совершить тело в обратимом изотермическом процессе или, свободная энергия – есть максимальная возможная работа, которую может совершить система, обладая каким-то запасом внутренней энергии.

Слайд 20


Связанная энергия – та часть внутренней энергии, которая не может быть превращена в работу – это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре, связанная энергия тем больше, чем больше энтропия. Таким образом, энтропия системы есть мера обесцененности ее энергии (т.е. мера той энергии, которая не может быть превращена в работу).
Описание слайда:
Связанная энергия – та часть внутренней энергии, которая не может быть превращена в работу – это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре, связанная энергия тем больше, чем больше энтропия. Таким образом, энтропия системы есть мера обесцененности ее энергии (т.е. мера той энергии, которая не может быть превращена в работу).

Слайд 21


В термодинамике есть еще понятие – энергетическая потеря в изолированной системе (6.3)
Описание слайда:
В термодинамике есть еще понятие – энергетическая потеря в изолированной системе (6.3)

Слайд 22


При любом необратимом процессе энтропия увеличивается до того, пока не прекратятся какие-либо процессы, т.е. пока не станет F = 0. Это произойдет, при достижении замкнутой системы равновесного состояния, т.е. когда все параметры состояния системы (Р, Т) во всех точках системы станут одинаковыми. Вывести систему из этого равновесного состояния можно только затратив энергию из вне. На основании этих рассуждений Клаузиус в 1867 г. выдвинул гипотезу о тепловой смерти Вселенной.
Описание слайда:
При любом необратимом процессе энтропия увеличивается до того, пока не прекратятся какие-либо процессы, т.е. пока не станет F = 0. Это произойдет, при достижении замкнутой системы равновесного состояния, т.е. когда все параметры состояния системы (Р, Т) во всех точках системы станут одинаковыми. Вывести систему из этого равновесного состояния можно только затратив энергию из вне. На основании этих рассуждений Клаузиус в 1867 г. выдвинул гипотезу о тепловой смерти Вселенной.

Слайд 23


7. Статистический смысл энтропии Посмотрим на энтропию с другой стороны.
Описание слайда:
7. Статистический смысл энтропии Посмотрим на энтропию с другой стороны.

Слайд 24


Макросостояние – это состояние вещества, характеризуемое его термодинамическими параметрами. Состояние же системы, характеризуемое состоянием каждой входящей в систему молекулы, называют микросостоянием. Так как молекулы движутся хаотически, то имеется много микросостояний, соответствующих одному макросостоянию. Обозначим W  число микросостояний соответствующее данному макросостоянию (как правило W >> 1).
Описание слайда:
Макросостояние – это состояние вещества, характеризуемое его термодинамическими параметрами. Состояние же системы, характеризуемое состоянием каждой входящей в систему молекулы, называют микросостоянием. Так как молекулы движутся хаотически, то имеется много микросостояний, соответствующих одному макросостоянию. Обозначим W  число микросостояний соответствующее данному макросостоянию (как правило W >> 1).

Слайд 25


Термодинамической вероятностью или статистическим весом макросостояния W  называется число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние (или число перестановок одноименных элементов, при которых сохраняется данное макросостояние). Термодинамическая вероятность W  максимальна, когда система находится в равновесном состоянии.
Описание слайда:
Термодинамической вероятностью или статистическим весом макросостояния W  называется число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние (или число перестановок одноименных элементов, при которых сохраняется данное макросостояние). Термодинамическая вероятность W  максимальна, когда система находится в равновесном состоянии.

Слайд 26


В состоянии равновесия в термодинамике и вероятность максимальна и энтропия максимальна. Из этого можно сделать вывод, что между ними существует связь. Но!!! Энтропия S – аддитивная величина: , т.е. она равна сумме энтропий тел, входящих в систему.
Описание слайда:
В состоянии равновесия в термодинамике и вероятность максимальна и энтропия максимальна. Из этого можно сделать вывод, что между ними существует связь. Но!!! Энтропия S – аддитивная величина: , т.е. она равна сумме энтропий тел, входящих в систему.

Слайд 27


А вероятность сложного события, есть произведение вероятностей где W1 – первое состояние; W2 – второе состояние. Аддитивной величиной является логарифм W: термодинамическая вероятность или статистический вес.
Описание слайда:
А вероятность сложного события, есть произведение вероятностей где W1 – первое состояние; W2 – второе состояние. Аддитивной величиной является логарифм W: термодинамическая вероятность или статистический вес.

Слайд 28


Больцман предложил, что (7.1) где k – коэффициент Больцмана. С этой точки зрения энтропия выступает, как мера беспорядочности, хаотичности состояния. Например, в ящике черные и белые шары. Они порознь, есть порядок и W невелика. После встряхивания – шары перемещаются и W – увеличивается и энтропия. И сколько бы не встряхивать потом ящик, никогда черные шары не соберутся у одной стенки, а белые у другой, хотя эта вероятность не равна нулю.
Описание слайда:
Больцман предложил, что (7.1) где k – коэффициент Больцмана. С этой точки зрения энтропия выступает, как мера беспорядочности, хаотичности состояния. Например, в ящике черные и белые шары. Они порознь, есть порядок и W невелика. После встряхивания – шары перемещаются и W – увеличивается и энтропия. И сколько бы не встряхивать потом ящик, никогда черные шары не соберутся у одной стенки, а белые у другой, хотя эта вероятность не равна нулю.

Слайд 29


Связь между S и W позволяет несколько иначе сформулировать второе начало термодинамики: наиболее вероятным изменением энтропии является ее возрастание.
Описание слайда:
Связь между S и W позволяет несколько иначе сформулировать второе начало термодинамики: наиболее вероятным изменением энтропии является ее возрастание.

Слайд 30


Энтропия – вероятностная статистическая величина. Утверждение о возрастании энтропии потеряло свою категоричность. Её увеличение вероятно, но не исключаются флуктуации. До этих рассуждений Клаузиус в 1867 г. выдвинул гипотезу о тепловой смерти Вселенной (о ней сказано ранее). Л. Больцман один из первых опроверг эту гипотезу и показал, что закон возрастания энтропии – статистический закон, т.е. возможны отклонения.
Описание слайда:
Энтропия – вероятностная статистическая величина. Утверждение о возрастании энтропии потеряло свою категоричность. Её увеличение вероятно, но не исключаются флуктуации. До этих рассуждений Клаузиус в 1867 г. выдвинул гипотезу о тепловой смерти Вселенной (о ней сказано ранее). Л. Больцман один из первых опроверг эту гипотезу и показал, что закон возрастания энтропии – статистический закон, т.е. возможны отклонения.

Слайд 31


Российские физики Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков, так же опровергли эту теорию, и показали, что Р. Клаузиус не учел, что Вселенная не стационарна и в будущем не перейдет к одному состоянию, так как она эволюционирует, остается не статичной. Энтропия системы – максимальна, при достижении замкнутой системой равновесного состояния.
Описание слайда:
Российские физики Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков, так же опровергли эту теорию, и показали, что Р. Клаузиус не учел, что Вселенная не стационарна и в будущем не перейдет к одному состоянию, так как она эволюционирует, остается не статичной. Энтропия системы – максимальна, при достижении замкнутой системой равновесного состояния.

Слайд 32


8. Третье начало термодинамики Недостатки первого и второго начал термодинамики в том, что они не позволяют определить значение энтропии при абсолютном нуле Т = 0º К. На основании обобщения экспериментальных исследований свойств различных веществ при сверхнизких температурах был установлен закон, устранивший указанный недостаток. Сформулировал его в 1906 г. Нернст и называется он третьим началом термодинамики, или теоремой Нернста.
Описание слайда:
8. Третье начало термодинамики Недостатки первого и второго начал термодинамики в том, что они не позволяют определить значение энтропии при абсолютном нуле Т = 0º К. На основании обобщения экспериментальных исследований свойств различных веществ при сверхнизких температурах был установлен закон, устранивший указанный недостаток. Сформулировал его в 1906 г. Нернст и называется он третьим началом термодинамики, или теоремой Нернста.

Слайд 33


Нернст Вальтер Фридрих Герман (1864 – 1941) – немецкий физик и физико- химик, один из основоположников физической химии. Работы в области термодинамики, физики низких температур, физической химии. Высказал утверждение, что энтропия химически однородного твердого или жидкого тела при абсолютном нуле равна нулю (теорема Нернста). Предсказал эффект «вырождения» газа.
Описание слайда:
Нернст Вальтер Фридрих Герман (1864 – 1941) – немецкий физик и физико- химик, один из основоположников физической химии. Работы в области термодинамики, физики низких температур, физической химии. Высказал утверждение, что энтропия химически однородного твердого или жидкого тела при абсолютном нуле равна нулю (теорема Нернста). Предсказал эффект «вырождения» газа.

Слайд 34


Согласно Нернсту, изменение энтропии S стремится к нулю при любых обратимых изотермических процессах, совершаемых между двумя равновесными состояниями при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (S → 0 при Т → 0). Нернст сформулировал теорему для изолированных систем, а затем М. Планк распространил ее на случай любых систем, находящихся в термодинамическом равновесии.
Описание слайда:
Согласно Нернсту, изменение энтропии S стремится к нулю при любых обратимых изотермических процессах, совершаемых между двумя равновесными состояниями при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (S → 0 при Т → 0). Нернст сформулировал теорему для изолированных систем, а затем М. Планк распространил ее на случай любых систем, находящихся в термодинамическом равновесии.

Слайд 35


Как первое и второе начала термодинамики, теорема Нернста может рассматриваться как результат обобщения опытных фактов, поэтому ее часто называют третьим началом термодинамики: энтропия любой равновесной системы при абсолютном нуле температуры может быть равна нулю.
Описание слайда:
Как первое и второе начала термодинамики, теорема Нернста может рассматриваться как результат обобщения опытных фактов, поэтому ее часто называют третьим началом термодинамики: энтропия любой равновесной системы при абсолютном нуле температуры может быть равна нулю.

Слайд 36


Отсюда следует, что при T  0 интеграл сходится на нижнем пределе, т.е. имеет конечное значение S(0) = const или S(0) = 0, причем равенство нулю рассматривается как наиболее вероятное. А нулевое значение энтропии (меры беспорядка) соответствует отсутствию теплового движения при абсолютном нуле.
Описание слайда:
Отсюда следует, что при T  0 интеграл сходится на нижнем пределе, т.е. имеет конечное значение S(0) = const или S(0) = 0, причем равенство нулю рассматривается как наиболее вероятное. А нулевое значение энтропии (меры беспорядка) соответствует отсутствию теплового движения при абсолютном нуле.

Слайд 37


При T = 0, внутренняя энергия и тепловая функция системы прекращают зависеть от температуры, кроме того, используя метод термодинамических функций, можно показать, что при T = 0, от температуры независит коэффициент объемного расширения, термический коэффициент давления и другие параметры системы.
Описание слайда:
При T = 0, внутренняя энергия и тепловая функция системы прекращают зависеть от температуры, кроме того, используя метод термодинамических функций, можно показать, что при T = 0, от температуры независит коэффициент объемного расширения, термический коэффициент давления и другие параметры системы.

Слайд 38


Согласно классическим представлениям при абсолютном нуле, возможно непрерывное множество микросостояний системы. Объяснение теоремы Нернста можно дать только на основании квантово-механических представлений.
Описание слайда:
Согласно классическим представлениям при абсолютном нуле, возможно непрерывное множество микросостояний системы. Объяснение теоремы Нернста можно дать только на основании квантово-механических представлений.

Слайд 39


Третье начало термодинамики иногда формулируют следующим образом: при абсолютном нуле температуры любые изменения термодинамической системы происходят без изменения энтропии: т.е. или
Описание слайда:
Третье начало термодинамики иногда формулируют следующим образом: при абсолютном нуле температуры любые изменения термодинамической системы происходят без изменения энтропии: т.е. или

Слайд 40


Принцип Нернста бал развит Планком, предположившим, что при абсолютном нуле температуры энергия системы минимальна (но не равна нулю). Тогда можно считать, что при абсолютном нуле система имеет одно квантовое состояние: значит термодинамическая вероятность W при Т = 0º должна быть равна единице, что недостижимо (принцип недостижимости абсолютного нуля температуры)
Описание слайда:
Принцип Нернста бал развит Планком, предположившим, что при абсолютном нуле температуры энергия системы минимальна (но не равна нулю). Тогда можно считать, что при абсолютном нуле система имеет одно квантовое состояние: значит термодинамическая вероятность W при Т = 0º должна быть равна единице, что недостижимо (принцип недостижимости абсолютного нуля температуры)

Слайд 41


Следствием Третьего начала является то что, невозможно охладить тело до абсолютного нуля (принцип недостижимости абсолютного нуля температуры). Иначе был бы возможен вечный двигатель II рода (какой это двигатель?)
Описание слайда:
Следствием Третьего начала является то что, невозможно охладить тело до абсолютного нуля (принцип недостижимости абсолютного нуля температуры). Иначе был бы возможен вечный двигатель II рода (какой это двигатель?)

Скачать

Похожие презентации
Mypresentation.ru
Загрузить презентацию