Курсовая: роль термодинамики в современной физике

  • 04 апр. 2012 г.
  • 4569 Слова
Курсовая: Роль термодинамики в современной физике

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ


ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕТепловые явления отличаются от механических и электромагнитных тем, что
законы тепловых явлений необратимы (т.е. тепловые процессы самопроизвольно
идут лишь в одном направлении) и что тепловые процессы осуществляются лишь в
макроскопических масштабах, а поэтому используемые для описания тепловых
процессов понятия и величины (температура, количество теплоты и т.д.) также
имеют толькомакроскопический смысл (о температуре, например, можно говорить
применительно к макроскопическому телу, но не к молекуле или атому). Вместе с
тем знание строения вещества необходимо для понимания законов тепловых
явлений.
Тело, рассматриваемое с термодинамической позиции, является неподвижным, не
обладающим механической энергией. Но такое тело обладает внутренней энергией,
складывающейся из энергийдвижущихся электронов и т.д. Это внутренняя энергия
может увеличиваться или уменьшаться. Передача энергии может осуществляться
путем передачи от одного тела к другому при совершении над ними работы и
путем теплообмена. Во втором случае внутренняя энергия переходит от более
нагретого тела к менее нагретому без совершения работы. Переданную энергию
называют количеством теплоты, а передачу энергии -теплопередачей. В общем
случае оба процесса могут осуществляться одновременно, когда тело при утрате
внутренней энергии может совершать работу и передавать теплоту другому телу.
К пониманию этого ученые пришли не сразу. Для XVIII и первой половине XIX вв.
было характерно понимать теплоту как невесомую жидкость (вещество).
Представления о теплоте как форме движения мельчайших частиц материипоявилось еще в XVII веке. Этих воззрений придерживались Бэкон, Декарт,
Ньютон, Гук, Ломоносов. Однако и в XIX веке концепция теплорода разделялась
многими учеными. В конце XVIII века Б.Томпсон (граф Румфорд) обнаружил
выделение большого количества тепла при высверливании канала в пушечном
стволе, что посчитал доказательством того, что теплота является формой
движения. Получение теплоты с помощью тренияподтвердили опыты Г.Дэви.
Б.Томпсон показал, что из ограниченного количества материи может быть
получено неограниченное количество теплоты.
Возникновение собственно термодинамики начинается с работы С.Карно (сам
термин "термодинамика" введен Б.Томпсоном). Исследуя практическую задачу
получения движения из тепла применительно к паровым машинам, он понял, что
принцип получения движения из тепланеобходимо рассматривать не только по
отношению к паровым машинам, но к любым мыслимым тепловым машинам. Так был
сформулирован общий метод решения задачи - термодинамический, заложивший
основу термодинамики. Определяя коэффициент полезного действия тепловых
машин, Карно ввел свой знаменитый цикл, состоящий из двух изотермических
(происходящих при постоянной температуре) и двух адиабатических(без притока
и отдачи тепла) процессов. КПД цикла Карно не зависит от свойств рабочего
тела (пара, газа и т.д.) и определяется температурами теплоотдатчика и
теплоприемника. КПД любой тепловой машины не может быть при тех же
температурах теплоотдатчика и теплоприемника выше КПД цикла Карно.
Карно первым вскрыл связь теплоты с работой. Но он исходил из концепции
теплорода, признававшей теплотунеизменной по количеству субстанцией. Вместе
с тем Карно уже понял, что работа паровой машины определяется всеобщим
законом перехода тепла от более высоких к более низким температурам, т.е. что
не может быть беспредельного воспроизведения движущей силы без затрат
теплорода. Таким образом, работа представлялась как результат перепада
теплорода с высшего уровня на...
tracking img