vopr

1. Что понимают в термодинамике под фазой? Приведите примеры различных фаз.
В термодинамике под фазой понимают совокупность частей термодинамической системы, одинаковых по
всем физическим и химическим свойствам.
Различными фазами, в частности, являются агрегатные состояния какого-либо вещества: газообразное,
жидкое, твердое. Так, различные фазы воды - это пар, жидкая вода и лед, причем каждая кристаллическая
форма льда образует особую фазу.
2. Дайте определение фазового перехода первого рода. Приведите примеры.
Процессы, при которых вещество переходит из одной фазы в другую, называются фазовыми переходами.
Различают фазовый переход первого и второго рода. Фазовые превращения, сопровождающиеся
поглощением или выделением теплоты, называют фазовыми переходами первого рода. Такой переход
всегда изотермичен, при чем температура перехода зависит от давления. Типичными фазовыми
переходами первого рода являются испарение жидкости, плавление твердого тела и обратные им процессы.
3. Дайте определение фазового перехода второго рода. Приведите примеры.
Фазовыми переходами второго рода называют переходы, не связанные с поглощением или выделением
теплоты. Примером такого перехода может служить превращение ферромагнетика в парамагнетик в
точке Кюри.
4. Дайте определение процессов плавления и кристаллизации.
Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.
Процесс, обратный процессу плавления, т.е. процесс перехода вещества из жидкого в твердое
состояние, называется кристаллизацией.
5. Объясните процесс плавления на основании молекулярно кинетической теории строения вещества.
Если кристаллическому телу сообщить тепло, то вначале температура тела будет расти за счет
увеличения колебательной энергии частиц. При этом амплитуда колебаний увеличивается и объем тела
растет. Происходит тепловое расширение кристаллов.
При определенной температуре амплитуды колеблющихся частиц становятся соизмеримыми с
расстояниями между частицами в кристаллической решетке. Сообщаемое телу тепло идет на
разрушение кристаллической решетки, нарушается дальний порядок расположения частиц, и вещество
переходит в жидкое состояние, характеризующееся ближним порядком. Свойства вещества меняются
скачкообразно.
Процесс плавления происходит при постоянной для данного давления температуре и соответствует
одновременному существованию твердой и жидкой фазы. Количество тепла, необходимое для превращения
единицы массы твердого тела в жидкость при температуре плавления, называется удельной теплотой
плавления.
6. В чем отличие процессов плавления кристаллических и аморфных тел? Сравните их кривые
нагревания.
В отличие от кристаллов при нагревании твердых аморфных тел не наблюдается скачкообразного изменения
свойств. В определенном интервале температур происходят постепенное размягчение тел, то есть по
существу аморфные твердые тела и жидкости различаются лишь степенью подвижности частиц. Таким
образом, аморфные тела не имеют определенной температуры плавления.
Когда процесс плавления кристаллического тела заканчивается и все вещество перейдет в жидкое
состояние, температура начнет снова повышаться.
7. Дайте определение удельной теплоты плавления.
Удельная теплота плавления (также существует равнозначное понятие удельная теплота кристаллизации) количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы кристаллического вещества в
равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического)
состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).
8. Запишите формулу теплоты плавления.
Q
Формула расчёта удельной теплоты плавления:   , где  - удельная теплота плавления, Q - количество
m
теплоты, полученное веществом при плавлении (или выделившееся при кристаллизации), m - масса
плавящегося (кристаллизующегося) вещества.
9. Объясните процесс кристаллизации с точки зрения молекулярно кинетической теории строения
вещества.
Кристаллизация протекает следующим образом: при охлаждении жидкости до температуры кристаллизации
(равной температуре плавления) начинается рост кристаллов около случайно находящихся в жидкости
твердых частиц, пузырьков газа, местных сгущений, служащих центрами кристаллизации, и образуется
твердая фаза. При этом упорядочивается движение частиц жидкости и увеличивается время их колебаний
вокруг определенных положений равновесия.
Постепенно переходы от одного положения равновесия к другому прекращаются, и ближний порядок
расположения частиц переходит в дальний. Процесс кристаллизации происходит при постоянной
температуре, равной температуре плавления. При образовании кристаллической решетки выделяется теплота,
при этом удельная теплота кристаллизации равна удельной теплоте плавления.
10. Дайте определение статистического веса и энтропии.
Термодинамической вероятностью (статистическим весом) называют число микрораспределений молекул
по координатам и скоростям, соответствующих данному макросостоянию.
Термодинамическая вероятность W характеризует степень внутреннего беспорядка в системе. Состояние,
полностью упорядоченное, осуществляется единственным образом и имеет минимальное значение W = 1.
Равновесное состояние системы является наиболее вероятным и потому термодинамическая вероятность
равновесного состояния максимальна.
Энтропия S также как и термодинамическая вероятность характеризует степень беспорядка в системе и
является функцией состояния системы.
11. Какова связь между энтропией и статистическим весом?
S  k ln W
12. Как рассчитать изменение энтропии? Выведите формулу Клаузиуса. Чему равно изменение
энтропии в процессе плавления?
W V N
S  k ln W  kN ln V  const
V
m
V
S  S 2  S1  kN ln 2 
R ln 2
V1 M
V1
Q A
S 
dS 
m
V
R ln 2
M
V1
Qобр
T
dQобр
T
13. Дайте формулировку второго закона термодинамики.
Энтропия замкнутой системы не может убывать S  0 .