Wyk7_term.pdf

(261 KB) Pobierz
Prezentacja programu PowerPoint
Wykład 7
5.13 Mikroskopowa interpretacja ciepła i pracy.
5.14 Entropia
6 II zasada termodynamiki
6.1 Sformułowanie Clausiusa oraz Kelvina-Plancka II zasady
termodynamiki
6.2 Procesy odwracalne oraz cykle
Reinhard Kulessa
1
73964224.005.png
5.13 Mikroskopowa interpretacja ciepła i pracy.
Pamiętamy, że I zasadę termodynamiki dla układu zamkniętego
możemy napisać w następującej postaci:
dU
=
d
'
Q
+
d
'
W
(5.42)
Zgodnie z równaniem (5.20) zmiana energii wewnętrznej może
zostać napisana jako:
dU
=
∑
ε
i
dN
i
+
∑
N
i
ε
i
(5.43)
i
i
Rozważmy prosty układ nie oddziaływujących cząstek. Załóżmy,
że jedynym oddziaływaniem dla tego układu może być praca
związana z kompresją. Z rozważań kwantowo-mechanicznych
można pokazać, że dozwolone stany energii translacyjnej takiego
układu są proporcjonalne do V -2/3 , gdzie V jest objętością układu.
Reinhard Kulessa
2
d
73964224.006.png
Dla stałej objętości stany energetyczne są ustalone. Możemy
więc napisać, że Є i = f(V), oraz
dU
=
∑
ε
dN
+
∑
N
( ε
d
i
)
dV
(5.44)
i
i
i
dV
i
i
Zastanówmy się co można wywnioskować z tego równania jeśli
zastosujemy je do kwazistatycznego procesu któremu poddamy
ściśliwą substancję, której objętości nie zmienimy.
Praca na ściskanie tej substancji jest więc równa zeru. Energia
wewnętrzna układu musi więc wzrosnąć kosztem oddziaływania
cieplnego. Stwierdzimy wobec tego, że
(5.45)
d ∑
'
Q
= ε
i dN
i
i
Jeśli natomiast wykonamy pracę na sprężenie układu lecz bez
wymiany ciepła, wtedy
Reinhard Kulessa
3
73964224.007.png
d
'
W
=
∑
N
(
d
ε
i
)
dV
=
∑
N
ε
(5.46)
i
i
i
dV
i
i
Omówiony proces kwazistatyczny możemy zinterpretować w
następujący sposób w oparciu o model mikroskopowy.
Dostarczanie ciepła przy zachowaniu stałej objętości uwidacznia
się w zmianie populacji poziomów N i, , lecz wartości energii
dozwolonych stanów energetycznych nie zmieniają się.
Dodanie energii cieplnej powoduje wzrost populacji poziomów o
wyższych energiach kosztem obniżenia populacji stanów o
niższych energiach.
Natomiast adiabatyczne sprzężenie substancji nie zmienia
populacji poziomów, powoduje natomiast wzrost ich energii.
Reinhard Kulessa
4
d
73964224.008.png
Sytuacja ta jest przedstawiona na poniższych rysunkach.
Є i
Stan
końcowy
Є i
Stan
końcowy
Stan
początkowy
Stan
początkowy
N i
N i
Reinhard Kulessa
5
73964224.001.png 73964224.002.png 73964224.003.png 73964224.004.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin