Третий закон термодинамики. Закон Третье начало термодинамики было сформулировано в 1906 году немецким физиком и химиком Вольтером Фридрихом Германом Нернстом (1864 1941) эмпирическим путем на основе обобщения экспериментальных данных и получило название
 Скачать 16.78 Kb.
|
|
Третий закон Третье начало термодинамики было сформулировано в 1906 году немецким физиком и химиком Вольтером Фридрихом Германом Нернстом (1864 - 1941) эмпирическим путем на основе обобщения экспериментальных данных и получило название теоремы Нернста. Третье начало термодинамики имеет следующую формулировку: При стремлении температуры любой равновесной термодинамической системы к абсолютному нулю ее энтропия стремится к некоторой универсальной постоянной величине, значение которой не зависит от каких-либо термодинамических параметров системы и может быть принято равной нулю: *формула* В дополнение к условию из утверждения теоремы Нернста о независимости значения энтропии равновесной системы при абсолютном нуле температуры от ее термодинамических параметров следует также выражение: *формула* где Z - любой термодинамический параметр системы, например, объем, давление и т.д. нижний индекс T за скобками обозначает дифференцирование при постоянном значение величины T. Обозначим, что же такое энтропия: В широком смысле, энтропия означает меру сложности, хаотичности или неопределённости системы: чем меньше элементы системы подчинены какому-либо порядку, тем выше энтропия. Термодинамическая же энтропия, часто именуемая просто энтропией, — физическая величина, используемая для описания термодинамической системы, одна из основных термодинамических величин; энтропия и температура — сопряжённые термодинамические величины, необходимые для описания термических свойств системы и тепловых процессов в ней. Энтропия является функцией состояния и широко используется в термодинамике, в том числе технической (анализ работы тепловых машин и холодильных установок) и химической (расчёт равновесий химических реакций). Третье начало термодинамики можно использовать для определения, энтропии. При этом энтропию равновесной системы при Т = 0 оК считают нулевой.Теорема Нернста применима только для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия и не справедлива для неравновесных систем. М. Планк выдвинул гипотезу, что энтропия всех тел при абсолютном нуле температуры равна нулю. Из третьего закона термодинамики же следует, что в окрестности абсолютного нуля обращаются в ноль: 1. удельная теплоемкость при постоянном объеме (Сv); 2. удельная теплоемкость при постоянном давлении (Сp); 3. термический коэффициент расширения. Из третьего закона термодинамики следует, что абсолютный ноль температур недостижим в каком-либо конечном процессе, связанном с изменением энтропии. К абсолютному нолю можно только приближаться. Третий закон термодинамики можно определить как недостижимость абсолютного нуля температур. Теплоемкость. Теплоемкость системы — это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо передать системе, чтобы увеличить ее температуру на один кельвин (градус). В зависимости от количественной единицы тела, к которому подводится теплота в термодинамике, различают массовую, объёмную и мольную теплоёмкости. Молярная теплоемкость — это теплоемкость одного моля вещества Массовая теплоемкость-количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг вещества на один градус. Теплоемкость (объемная) - это количество теплоты, которое необходимо для нагрева (охлаждения) единицы объема газа на один градус. Теплоёмкость зависит от условий протекания процесса. Поэтому обычно в выражении для теплоёмкости указывается индекс х, который характеризует вид процесса теплообмена. Индекс х означает, что процесс подвода (или отвода) теплоты идёт при постоянном значении какого-либо параметра, например, давления, объёма. Теплоемкость зависит от: 1.Физических свойств газов (растет с атомным весом). 2.От условий нагревания (в частности, при р = const или V = const) 3.Зависит от температуры газа (растет с повышением температуры, а также в зависимости от атомного веса). Постоянная теплоемкость газа зависит только от одного признака - от строения молекул газа. Поэтому в основном рассматривают теплоемкость как постоянную величину, что упрощает расчеты с использованием теплоемкости. Однако постоянная теплоемкость не всегда применима. Условия применения постоянной теплоемкости 1.Невысокие температуры (0-100оС) 2.Малые интервалы изменения температуры. Таким образом Среди процессов наибольший интерес представляют два: один при постоянном объёме газа, другой при постоянном давлении. В соответствии с этим различают теплоёмкости при постоянном объёме Cv и теплоёмкость при постоянном давлении Cp. Теплоёмкость при постоянном объёме равна отношению количества теплоты dQ к изменению температуры dT тела в изохорном процессе (V = const): 2) Теплоёмкость при постоянном давлении равна отношению количества теплоты dQ к изменению температуры dT тела в изобарном процессе (Р = const): |