Работа, необходимая для изменения состояния газа.

При совершении работы газом или над газом его внутренняя энергия изменяется, так

как происходит сжатие и при упругих соударениях молекул газа с движущимся

поршнем, изменяется их кинетическая энергия и изменяется состояние газа.

При теплообмене происходит изменение внутренней энергии тела. Мерой изменения внутренней энергии при теплообмене является количество теплоты.

Количество теплоты – это мера изменения внутренней энергии, которую тело получает (или отдает) в процессе теплообмена.

Таким образом, и работа, и количество теплоты характеризуют изменение энергии, но не тождественны энергии. Они не характеризуют само состояние системы, а определяют процесс перехода энергии из одного вида в другой (от одного тела к другому) при изменении состояния и существенно зависят от характера процесса.

Основное различие между работой и количеством теплоты состоит в том, что работа характеризует процесс изменения внутренней энергии системы, сопровождающийся превращением энергии из одного вида в другой (из механической во внутреннюю).

Количество теплоты характеризует процесс передачи внутренней энергии от одних тел к другим (от более нагретых к менее нагретым), не сопровождающийся превращениями энергии.

Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Q_nи отданных Q₀энергий равна нулю:

Закон сохранения механической энергии– общая сумма потенциальной и кинетической энергии тела остается неизменной, если действуют только силы упругости и тяготения, а сила трения отсутствует.

Первое начало термодинамики – один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Формулировка:

В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным.

Применяется к процессам, сопровождающимся преобразованием теплоты.

Адиабатный процесс – термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

Тепловой двигатель – устройство преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. Основные части теплового двигателя: нагреватель, рабочее тело и холодильник. Чтобы получить полезную работу, необходимо сделать работу сжатия газа меньше работы расширения. Для этого нужно, чтобы каждому объёму при сжатии соответствовало меньшее давление, чем при расширении. Поэтому газ перед сжатием должен быть охлажден.

Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.

Второе начало термодинамики – физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Формулировка:

Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему.

Испарение – процесс перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества.

Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью от температуры. Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше – напротив, конденсация или десублимация.

Кипение – процесс интенсивного парообразования, который происходит как со свободной поверхности жидкости, так и внутри неё.

При кипении температура и давление остаются постоянными, при этом по мере увеличения паросодержания средняя плотность среды падает, а удельный объём, соответственно, увеличивается.

Критическая температура – это такая температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становится максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной.

Влажность воздуха – это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли – одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Точка росы воздуха– важнейший параметр при антикоррозионной защите, говорит о влажности и возможности конденсации. Если точка росы воздуха выше, чем температура подложки (субстрат, как правило поверхность металла), то на подложке будет иметь место конденсация влаги.

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы – гигрометры.

В жидком состоянии вещество сохраняет объём, но не сохраняет форму. Это означает, что жидкость может занимать только часть объёма сосуда, но также может свободно перетекать по всей поверхности сосуда. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом. Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела). Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твёрдое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения — это квантовые жидкости и жидкие кристаллы.) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза). Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей. Как и газ, жидкости тоже в основном изотропные. Однако, существуют жидкости с анизотропными свойствами — жидкие кристаллы. Кроме изотропной, так называемой нормальной фазы, эти вещества, мезогены, имеют одну или несколько упорядоченных термодинамических фаз, которые называют мезофазы. Составление в мезофазы происходит благодаря особой форме молекул жидких кристаллов. Обычно это длинные узкие молекулы, которым выгодно укладываться так, чтобы их оси совпадали.

Поверхностное натяжение – термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Сила поверхностного натяжения – это сила, обусловленная взаимным притяжением молекул жидкости, направленная по касательной к ее поверхности.

Капиллярные явления – это физ. явления, обусловленные поверхностным натяжением на границе раздела несмешивающихся сред. К ним относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром.

Смачивание – это физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости.

Кристаллические тела – это твёрдые тела, грани которых представляют собой правильные многоугольники.

Виды кристаллических структур:

а) простая кубическая;
б) гранецентрированная кубическая;
в) объемно-центрированная кубическая
г) гексагональная простая решетка
д) гексагональная плотноупакованная решетка

При нагревании увеличивается температура вещества, и возрастает скорость теплового движения частиц , при этом увеличивается внутренняя энергия тела.
Когда температура твердого тело достигает температуры плавления , кристаллическая решетка твердого вещества начинает разрушаться.
Таким образом, основная часть энергия нагревателя, подводимая к твердому телу, идет на уменьшение связей между частицами вещества, т. е. на разрушение кристаллической решетки.
При этом возрастает энергия взаимодействия между частицами.
Расплавленное вещество обладает большим запасом внутренней энергии, чем в твердом состоянии.
Оставшаяся часть теплоты плавления расходуется на совершение работы по изменению объема тела при его плавлении.

Отвердевание– переход жидкости в твердое кристаллическое состояние (фазовый переход первого рода); то же, что кристаллизация жидкости. Иногда отвердеванием называют переход и в твердое аморфное состояние.

Аморфные тела – это конденсированное состояние вещества, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур.

Деформация – это изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга.

Механическое напряжение – это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле, под влиянием различных факторов.