Основы термодинамики

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Техническая физика»

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Учебное пособие по физике

для студентов дневной и заочной форм обучения

Электронное учебное издание

Минск 2010

УДК 539.19(075.8)

Составители:

В.И. Кудин, В.А. Мартинович

Рецензенты:

В.Р. Соболь, зав. кафедрой общей и теоретической физики БГПУ,
доктор физико-математических наук;

А.А. Баранов, доцент кафедры «Физика» БНТУ

В пособии рассмотрены основы термодинамики, реальные газы, фазовые переходы первого рода, а также методы получения низких температур и сжижения газов. Для проверки усвоения изложенного материала приведены контрольные вопросы. Материал изложен в объеме программы курса физики для технического университета и окажет помощь студентам в освоении лекционного курса, на практических занятиях, а также при подготовке к выполнению лабораторных работ физического практикума по данному разделу физики.

Белорусский национальный технический университет

пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь

Тел.(017) 292-77-52 факс (017) 292-91-37

Ó БНТУ, 2010

Ó В.И. Кудин, В.А. Мартинович

Содержание

Первое начало термодинамики. 4

Термодинамика изохорического процесса: V=const. 5

Термодинамика изобарического процесса: P=const. Соотношение Майера. 6

Термодинамика изотермического процесса: T=const. 7

Термодинамика адиабатического процесса: dQ=0. 8

Политропические процессы.. 10

Теплоемкость идеального газа. 11

Контрольные вопросы.. 13

Второе начало термодинамики. 14

Цикл Карно и его КПД.. 16

Энтропия. Примеры вычисления энтропии. 18

Энтропия и второе начало термодинамики. 19

Третье начало термодинамики. 21

Термодинамические потенциалы или функции состояния. 21

Контрольные вопросы.. 23

Реальные газы.. 24

Уравнение состояния реального газа. 24

Изотермы Ван-дер-Ваальса. Параметры критического состояния вещества. 26

Внутренняя энергия реального газа. 29

Эффект Джоуля - Томсона. 30

Фазовые равновесия и фазовые переходы.. 34

Фазовые превращения реального газа. 35

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения жидкость-газ (Ж«Г) 36

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения твердое тело-жидкость (Т«Ж) 38

Уравнение. 38

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и фазовая диаграмма для превращения твердое тело-газ (Т«Г). Тройная точка. Диаграмма состояния. 39

Методы получения низких температур и сжижения газов. 41

Метод испарения жидкостей. 41

Метод адиабатического расширения газа. 42

Получение низких температур и сжижение газов. 43

Литература. 47