Реши задание на изображении

Кратко: это теоретические вопросы. Главное — различать типы систем, параметры состояния и две модели газа: идеальный газ и реальный газ. Ниже — ответы по всем пунктам.

1. Два направления использования теплоты.

   • Теплота идёт на изменение внутренней энергии: нагревание, плавление, испарение.
   • Теплота превращается в механическую работу — в тепловых двигателях.
     Обратный перенос теплоты с затратой работы — это холодильник или тепловой насос.

2. Основные законы термодинамики.

   • Первое начало: \(Q=\Delta U+A\) — закон сохранения энергии с учётом теплоты и работы.
   • Второе начало: в изолированной системе энтропия не убывает; оно задаёт направление процессов.
     Иногда добавляют нулевое начало — о тепловом равновесии — и третье — о недостижимости абсолютного нуля.

3. Термодинамическая система — это совокупность макроскопических тел, которые обмениваются энергией и веществом друг с другом и с окружающей средой и рассматриваются как единое целое.

4. Изолированная система — система, которая не обменивается с внешней средой ни веществом, ни энергией: ни теплотой, ни работой. Её масса и полная энергия постоянны.

5. Адиабатная, или теплоизолированная, система — система, у которой отсутствует теплообмен с внешней средой: \(Q=0\). Но работа при этом возможна. Пример — сосуд Дьюара.

6. Примеры параметров состояния: давление \(p\), объём \(V\), температура \(T\), масса \(m\), количество вещества \(\nu\), плотность \(\rho\), внутренняя энергия \(U\), энтропия \(S\).

7. Термические параметры характеризуют тепловое и механическое состояние: \(p\), \(V\), \(T\), удельный объём \(v\), плотность \(\rho\).
   Калорические параметры связаны с энергией системы: внутренняя энергия \(U\), энтальпия \(H\), энтропия \(S\).
   Важно: теплота \(Q\) и работа \(A\) — не параметры состояния, а функции процесса.

8. Интенсивные параметры не зависят от количества вещества: \(p\), \(T\), плотность, концентрация, удельный объём.
   Аддитивные, или экстенсивные, параметры пропорциональны количеству вещества и складываются при объединении систем: масса \(m\), объём \(V\), количество вещества \(\nu\), внутренняя энергия \(U\), энтропия \(S\).

9. \[ v_{\text{уд}}=\frac{V}{m}=\frac{1}{\rho}, \qquad \rho=\frac{m}{V}. \] Единицы: удельный объём — \(\text{м}^3/\text{кг}\), плотность — \(\text{кг}/\text{м}^3\).

10. Равновесное состояние — состояние, в котором параметры системы не меняются со временем и одинаковы во всех её частях, а макроскопические потоки отсутствуют. При неизменных внешних условиях система может находиться в нём сколь угодно долго.

11. Идеальный газ — модель газа, в которой молекулы рассматриваются как материальные точки, практически не взаимодействуют на расстоянии, а их собственным объёмом пренебрегают; столкновения считаются упругими. Такая модель хорошо работает при малых давлениях и достаточно высоких температурах и подчиняется уравнению \(pV=\nu RT\).

12. Уравнение Клапейрона — Менделеева для произвольной массы: \[ pV=\frac{m}{M}RT=\nu RT, \] где \(R=8{,}31\ \text{Дж}/(\text{моль}\cdot\text{К})\), \(M\) — молярная масса, \(\nu=\frac{m}{M}\).

13. Уравнение Ван-дер-Ваальса для одного моля: \[ \left(p+\frac{a}{V_m^2}\right)(V_m-b)=RT, \] где \(V_m\) — молярный объём.
    Для \(\nu\) молей: \[ \left(p+\frac{a\nu^2}{V^2}\right)(V-\nu b)=\nu RT. \] Здесь \(a\) учитывает силы притяжения между молекулами, \(b\) — их собственный объём.

Что важно не перепутать: изолированная система не обменивается ни теплотой, ни работой, а адиабатная — только теплотой, но работой обмениваться может. Идеальный газ — упрощённая модель без взаимодействия молекул; в уравнении Ван-дер-Ваальса это учитывают поправками \(a\) и \(b\).