Рабочая программа учебной дисциплины Статистическая физика (стр. 5 )

Ответ: Изменение энтропии системы при переходе из состояния 1 в состояние 2 обратимым образом и изменение электростатического потенциала при переходе из одной точки трехмерного пространства в другую не зависит от способа перехода. Энтропию системы в состоянии термодинамического равновесия называют термодинамическим потенциалом.

12) Назовите ещё термодинамические потенциалы, когда число частиц в системе остаётся постоянным.

Ответ: -внутренняя энергия, -свободная энергия, -энергия Гиббса,

-энтальпия.

13) От каких переменных зависят термодинамические потенциалы: -внутренняя энергия, -свободная энергия, -энергия Гиббса, -энтальпия (число частиц в системе постоянно)? Сделайте вывод.

Ответ: а) Внутренняя энергия.

б) Свободная энергия.

в) Энергия Гиббса.

г) Энтальпия.

14) Назовите основное свойство энтропии для замкнутых систем при необратимых процессах.

Ответ: Если замкнутая система необратимо переходит из состояния 1 в состояние 2, то энтропия состояния 2 больше, чем энтропия состояния 1 при условии, что состояния 1 и 2- равновесные ().

15) Назовите основное свойство свободной энергии для термодинамической системы при постоянной температуре и объёме .

Ответ: Если термодинамическая система необратимо переходит из состояния 1 в состояние 2 при постоянной температуре и объёме , а состояния 1 и 2 равновесные, то свободная энергия конечного состояния 2 меньше, чем свободная энергия начального состояния 1 ().

16) Назовите основное свойство работы , совершаемое термодинамической системой против внешних сил, при необратимом переходе из состояния 1 в состояние 2 при постоянной температуре .

Ответ: Если термодинамическая система необратимо переходит из состояния 1 в состояние 2 при постоянной температуре , а состояния 1 и 2 равновесные, то работа , совершаемая термодинамической системой против внешних сил, удовлетворяет неравенству .

17) Назовите основное свойство потенциала Гиббса для термодинамической системы при постоянной температуре и давлении .

Ответ: Если термодинамическая система необратимо переходит из состояния 1 в состояние 2 при постоянной температуре и давлении , а состояния 1 и 2 равновесные, то потенциал Гиббса конечного состояния 2 меньше, чем потенциал Гиббса начального состояния 1 ().

18) Чему равно количество теплоты , полученное системой при постоянном объёме при переходе системы из состояния 1 в состояние 2?

Ответ: Количество теплоты , полученное системой при постоянном объёме при переходе системы из состояния 1 в состояние 2, равно изменению внутренней энергии системы.

19) Чему равно количество теплоты , полученное системой при постоянном давлении при переходе системы из состояния 1 в состояние 2?

Ответ: Количество теплоты , полученное системой при постоянном давлении при переходе системы из состояния 1 в состояние 2, равно изменению энтальпии системы.

20) Запишите выражение для приращения внутренней энергии при условии, что число частиц в системе может меняться.

Ответ: Приращение внутренней энергии , когда число частиц в термодинамической системе постоянно, равно . Если внутренняя энергия пропорциональна числу частиц , то приращение внутренней энергии можно представить в виде

21) Приведите примеры систем, когда полная энергия системы не пропорциональна числу частиц в системе .

Ответ: Электростатическая энергия отрицательно заряженного металлического шара равна , где - радиус шара, -заряд шара, распределённый по поверхности шара. В этом случае , где -элементарный заряд, -число электронов, определяющих заряд шара. Это в итоге дает выражение для электростатической энергии заряженного шара . Аналогично можно показать, что энергия гравитирующего шара радиуса массы , когда вещество равномерно распределено по объёму, равна . Поскольку полная масса равна , где -масса одной частицы из которых состоит шар, то энергия гравитирующего шара равна .