Термодинамика
1. Внутренняя энергия................................................................................................ 2
2. Первое начало термодинамики.............................................................................. 2
3. Работа газа при изменении его объёма................................................................. 3
4. Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера............................................. 4
5. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты.................................................... 7
6. Работа, теплота и внутренняя энергия при изопроцессах и адиабатическом процессе................................................................................................................................... 9
7. Макро и микросостояния..................................................................................... 10
8. Энтропия............................................................................................................... 12
9. Круговые процессы.............................................................................................. 17
10. Тепловые двигатели. Цикл Карно и его КПД для идеального газа................. 18
11. Второе начало термодинамики.......................................................................... 18
12. Реальный газ....................................................................................................... 19
13. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ........................................................... 20
14. Внутренняя энергия реального газа.................................................................. 22
1. Внутренняя энергия.
Внутренняя энергия – это кинетическая энергия хаотического движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия.
Во внутреннюю энергию не входят кинетическая энергия движения системы как целого и потенциальная энергия частиц во внешних полях.
Если рассматривать идеальный газ, где нет взаимодействия между частицами (т.е. нет притяжения и отталкивания), то во внутреннюю энергию входит только кинетическая энергия теплового хаотического движения.
(
- число степеней свободы)
Внутренняя энергия является функцией состояния. Это означает, что внутренняя энергия определяется только параметрами данного состояния. При переходе из первого состояния во второе: 
, и 
не зависит от способа перехода из первого состояния во второе.
Если процесс совершается по кругу, т.е. система переходит в начальное состояние, то 
.
Если , то 
является полным дифференциалом.
Первое начало термодинамики.
Внутренняя энергия может изменятся в основном за счёт двух процессов: за счёт работы, совершаемой над системой, и за счёт сообщения системе некоторого количества теплоты.
Например, работа изменяется при движении поршня, когда внешние силы совершают работу над газом, при этом увеличивается его температура, т.е. увеличивается и внутренняя энергия.
Или, например, за счёт сообщения количества теплоты, можно увеличить внутреннюю энергию. Изменение внутренней энергии при этом обусловлено тем, что при столкновениях молекул более нагретого тела с молекулами менее нагретого, первые передают последним часть своей энергии. В результате увеличивается кинетическая энергия, а значит и температура.
Изменение внутренней энергии может происходить также за счёт излучения.
Совокупность микропроцессов, которые приводят к передаче энергии от одного тела к другому, называется теплопередачей. Количество энергии, переданное от одного тела к другому в результате теплопередачи, называется количеством теплоты 
.
Опыт показывает, что изменение внутренней энергии, независимо от способа перехода из одного состояния в другое, обусловлено количеством теплоты, сообщенным системе, и работой, совершённой над системой внешними силами.
Количество теплоты считается положительным, если оно сообщается системе, и отрицательным, если отнимается.
Работа считается положительной, если она совершается над внешними силами (газ расширяется), и отрицательной, если она совершается внешними силами над системой.
Количество теплоты, сообщённое системе идёт на изменение её внутренней энергии и на работу против внешних сил.
означает, что является полным дифференциалом ().
означает, что 
и 
не являются полными дифференциалами.
Первое начало термодинамики:
Если совершается круговой процесс, то 
, и тогда 
. Это показывает, что вечный двигатель первого рода (т.е. периодически действующий двигатель) не может существовать, поскольку работа никогда не может быть больше количества теплоты, сообщённого системе.