TS · Thermodynamics and statistical mechanics

Два двигателя могут подчиняться закону сохранения энергии, но только один соблюдает ограничение по эффективности, накладываемое вторым началом термодинамики.

Предварительные требования: 19, 20, 34, 35, 36.

• Применять первое и второе начала с учетом знаковой конвенции
• Устанавливать связь между ансамблями, факторами Больцмана и энтропией
• Анализировать идеальные газы, тепловые двигатели и квантовую статистику

Указать знаковую конвенцию для первого начала: ΔU=Q−W, где W — работа, совершенная системой над окружающей средой.

Для обратимого двигателя между резервуарами эффективность ограничена формулой 1−Tc/Th при использовании абсолютных температур.

Веса Больцмана равны exp(−E/kT). Вероятности вычисляются путем деления на функцию распределения (сумму состояний).

Различать предположения Максвелла–Больцмана, Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака. Фермионы не могут занимать одинаковое одночастичное состояние.

Принимать работу W, совершаемую газом, за положительную величину. Первое начало термодинамики имеет вид

При обратимом изотермическом расширении идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры T, поэтому Для n = 0.50 моль, T = 300 К и удвоенного объема, Газ расширяется и получает тепло. Резервуар теряет ту же величину энтропии в этом обратимом пределе.

Отношения температур по шкале Цельсия нельзя использовать в формуле КПД цикла Карно.

энтропия: Функция состояния, связанная с числом доступных микросостояний и обратимым теплообменом.

функция распределения (сумма состояний): Сумма статистических весов, используемая для нормировки вероятностей.