Внутренняя энергия тел. Свободная и связанная энергия. Обратимые и необратимые процессы. Диссипация свободной энергии

Билет№1

Термодинамическая система. Виды термодинамических систем.

Термодинамикой называют раздел науки и техники, исследующий процессы преобразования и использования энергии.

Термодинамическая система-совокупность макроскопических тел,которые могут взаимодействовать между собой и другими телами.Обмениваться с ними энергией и в-вом.

ТДС состоит из большого числа молекул,атомов,структурных единиц,что его состояние можно хар-ть макроскопическими хар-ми:обьемом,давление,тем-ра.,плотность.Концетрацией.

Виды ТДС

1.Изолированные (нет обмена ни веществом,ни энергией с окр.ср.)

2.Закрытые(нет обмена с в-вом с окр.средой)

3.Открытые(есть энерго и массообмен)

Билет№2

Внутренняя энергия тел. Свободная и связанная энергия. Обратимые и необратимые процессы. Диссипация свободной энергии.

Энергию любой системы можно разделить на две части:

1) энергия, зависящая от положения и движения системы, как целого, и

2) энергия, определяемая состоянием и взаимодействием частей системы (вплоть до атомов и молекул). Вторую часть называют внутренней энергией системы U.

Внутренняя энергия тел включает в себя:

1.Кинетическую энергию цепи движений части.

2.Потенциальную энергию заключ. в хим. связях.

3.Внутриядерную энергию.

В системах хим.состав хоть не изменен, в процессе энергетич. преобразований,можно учитывать только теплоую энергию у примеру удельный газ. U=i/2:m/µRT(i-число степеней молек. µ-молекулярная масса.RT

Изменение внутренней энергии системы (ΔU) может происходить двумя способами. Во-первых, система может совершить работу (А) над окружающими телами; во-вторых, энергия может быть получена (или отдана) в результате столкновений молекул или испускания и поглощения излучения. По закону сохранения энергии отсюда следует: ΔU = Q – A - первое начало термодинамики.

Внутренняя энергия состоит из 2х частей:

1.Свободная энергия Gi-которую можно исп-ть для сов.работы.

2.Связанная энергия Gc связи-которую в данных условиях вообще нельзя превратить в работу. В большинстве случаев связанная энергия – это часть энергии теплового движения составляющих систему частиц. U = G + WСВЯЗ

Мерой связанной энергии системы явл-ся энтропия S=W_связи/T

Энтропия S-величина связанной энергии происходящая на ед.абсолютной температуры.

Те процессы,которые A=∆G_i назыв-ся обратимой, т.к. пустив такой процесс в обратном направлении и затратив работу можно полностью вернуть систему в исх.состояние,но такие процессы в природе не сущ-ют. Все реальные процессы необратимые. Иными словами, свободная энергия системы не может быть преобразована в работу. При таком преобраз. Часть ∆G_i превращается в связанную,это является диспонсией свободной энергии.

Ранее было сказано, что свободную энергию на практике удаётся использовать для получения работы только частично, что можно выразить простым соотношением: А ≤ ΔG (4), то есть полученная работа обычно меньше, чем изменение свободной энергии. Процессы, при которых А = ΔG, называются обратимыми, потому что затратив работу А мы можем вернуть систему в исходное состояние. Все процессы, в которых А < ΔG являются необратимыми; чтобы в этом случае вернуть систему в исходное состояние надо затратить работы больше, чем было получено. В любом реальном процессе часть свободной энергии обязательно превращается в тепло, то есть в связанную энергию. Переход свободной энергии в тепло называют диссипацией свободной энергии (слово „диссипация “ по-русски значит „рассеяние“). Однако, в некоторых случаях, когда диссипация незначительна, можно условно считать процесс обратимым (как, например, мы считаем воздух идеальным газом).