Примеры решения залач по физике

Математика Электротехника Лабораторные работы Контрольная работа Конспект лекций Электроника Альтернативная энергетикаОптика Сопромат ЭлектростатикаНачертательная геометрия Архитектура Дизайн

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПЕРЕХОДЫ ПЕРВОГО РОДА.

Основные понятия и формулы.

Массы жидкой  и газообразной  фаз в двухфазной системе, характеризующейся точкой B на p, V – диаграмме при температуре Т, определяется с помощью «правила рычага» горизонтальной части изотермы этой системы (Рис. 9.1).

. (9.1)

Изменение температуры фазового перехода TФ первого рода (1 → 2) при изменении давления определяется формулой Клайперона-Клаузиуса:

(9.2)

Здесь L12 – скрытая удельная теплота фазового перехода 1 → 2,  и  – удельные объемы вещества в фазе 1 и 2, соответственно.

Давление насыщенного пара над выпуклой поверхностью жидкости pНЛ есть:

, (9.3)

где M, σЖ и ρЖ – молекулярная масса, поверхностное натяжение и плотность жидкости, rЖ – радиус кривизны поверхности жидкости. В случае вогнутой поверхности показатель экспоненты отрицателен.

9.2. Примеры решения задач.

Задача 1.

image description                На Рис. 9.2 приведена обычная изотерма вещества при температуре T. Для него известно давление насыщенного пара pН при этой Т, масса вещества m, удельная теплоемкость испарения L12, удельные объем жидкости  и насыщенного пара . Найти работу А12 и количество теплоты Q12 при переходе 1 → 2, а также приращения внутренней энергии (U2–U1), энтропии (S2–S1) и свободной энергии Гельмгольца (ψ2–ψ1).

Подпись: Рис. 9.2

Решение. Работа при переходе 1–2 совершается при постоянном давлении pH. Тогда из определения работы:

.

Но так как , где i =1,2, то:

.

Теплота при переходе 1 → 2 затрачивается на образование пара из жидкости, т.е.

Q12 = mL12.

Первое начало термодинамики дает возможность определить изменение внутренней энергии в этом процессе:

.

Изменение энтропии для обратимого процесса:

dS = δQ/T.

Чтобы процесс был обратимый, необходимо подводить тепло малыми порциями, т.е.

δQ = L12·dm

Тогда , а интегрирование при постоянной T дает:

S2 – S1 = L12·m/T.

Изменение свободной энергии Гельмгольца при T = const равно работе этого процесса с обратным знаком, т.е.

.

Математика примеры решения задач