Энтропия и уравнение состояния идеального газа

1. Семинар 3: Энтропия и уравнение состояния идеального газа

Парфеньев Владимир
[email protected]
01 Февраля 2017
Владимир
Vladimir
Парфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

2. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

3. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

4. Энтропия – мера беспорядка

Владимир Парфеньев
Vu Pham
Энтропия идеального газа
1

5. Идеальный газ

обеспечивает
аддитивность
Владимир Парфеньев
Vu Pham
Энтропия идеального газа
число
микросостояний
2

6. Идеальный газ

обеспечивает
аддитивность
Владимир Парфеньев
Vu Pham
Энтропия идеального газа
число
микросостояний
2

7. Вопрос?

Пусть объем идеального газа, состоящего из N атомов,
удваивается при условии, что его энергия не изменяется
(расширение газа в пустоту). Каково в этом случае будет
изменение энтропии идеального газа?
(было)
(стало)
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия идеального газа
3

8. Основные соотношения

Владимир Парфеньев
Vu Pham
Энтропия идеального газа
4

9. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

10. Одноатомный газ

В тепловом равновесии на каждую степень свободы
приходится энергия kT/2.
Одноатомный газ – три поступательных степени
свободы.
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Теорема о равнораспределении
5

11. Двухатомный газ

колебания (1+1)
вращение (2)
поступательное
движение (3)
Воздух главным образом состоит из азота и кислорода – двухатомный газ.
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Теорема о равнораспределении
6

12. Вопрос?

Как энергия многоатомного газа зависит от температуры
окружающей среды? Какие степени свободы при этом
возбуждаются?
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Теорема о равнораспределении
7

13. Вопрос?

Груз на пружинке с жесткостью находится в термостате
с температурой T. Определить среднеквадратичное
отклонение груза от положения равновесия. Трением
пренебречь.
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Теорема о равнораспределении
8

14. Броуновское движение

Беспорядочное движение микроскопических
видимых взвешенных в жидкости или газе
частиц
твёрдого
вещества,
вызываемое
тепловым движением частиц жидкости или газа.
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Теорема о равнораспределении
9

15. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

16. Уравнение Менделеева-Клапейрона

число молей
число Авогадро
универсальная газовая постоянная
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Уравнение состояния
10

17. Уравнение Менделеева-Клапейрона

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Уравнение состояния
11

18. Уравнение Менделеева-Клапейрона

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Уравнение состояния
11

19. Вопрос?

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Уравнение состояния
12

20. Двигатели внутреннего сгорания

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Уравнение состояния
13

21. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

22. Закон Архимеда

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
14

23. Закон Архимеда

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
14

24. Уравнение состояния

--- молярная масса воздуха
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
15

25. Уравнение состояния

--- молярная масса воздуха
теплый воздух легче холодного --- поднимается вверх
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
15

26. Вопрос?

Объем воздушного шара равен V = 230 м3, масса
оболочки М = 145 кг. Шар наполнен горячим воздухом
при нормальном атмосферном давлении. Какую
температуру должен иметь воздух внутри оболочки,
чтобы шар начал подниматься? Температура наружного
воздуха t0 = 0 оС.
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
16

27. Самолет и ракета

https://geektimes.ru/post/279734/
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Основы воздухоплаванья
17

28. План семинара

Энтропия идеального газа
Теорема о равнораспределении
Уравнение состояния
Основы воздухоплаванья
Погодные явления
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Энтропия и уравнение состояния идеального газа

29. Бриз

Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Погодные явления
18

30. Облака и дождь

https://www.youtube.com/watch?v=uPhjFqqnJbc
Владимир
VladimirПарфеньев
Parfenyev
Погодные явления
19