ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и компоненты из "Термодинамика " Физика изучает закономерности наиболее простых форм движения (механического, теплового, электромагнитного и др.) соответствующих структурных видов материи. Общая мера этих форм движения при их превращении из одной в другую называется энергией. [c.17] Система, не обменивающаяся с внешними телами ни энергией, ИИ веществом (в том числе и излучением), называется изолированной. [c.17] В термодинамике постулируется, что изолированная макроскопическая система с течением времени приходит в состояние термодинамического равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может (первый, или основной, постулат термодинамики). [c.17] Являясь результатом обобщения опыта, это первое исходное положение термодинамики, справедливое для изолированных систем, может быть названо общим началом термодинамики, так как является основой всей термодинамики и определяет рамки ее применимости. [c.17] В тех же случаях, где флуктуации существенны, термодинамический подход становится неправомерным и необходимо статистическое рассмотрение. При этом обнаруживается несогласованность выводов термодинамики и статистической физики, которая обусловливается ограниченностью и относительностью первого исходного положения термодинамики. Уяснение этого обстоятельства показывает, что термодинамическое и статистическое рассмотрения макроскопических систем не исключают, а дополняют друг друга. [c.18] Второе исходное положение 1ермодинамики (второй постулат) связано с другими свойствами термодинамического равновесия как особого вида теплового движения. Опыт показывает, что если две равновесные системы А и В привести в тепловой контакт, то независимо от различия или равенства у них внешних параметров а, они или остаются по-прежнему в состоянии термодинамического равновесия, или равновесие в них нарушается и спустя некоторое время в процессе теплообмена (обмена энергией) обе системы приходят в другое равновесное состояние. Кроме того, если имеютсл три равновесные системы А, В, С и если системы А и В порознь находятся в равновесии с системой С, то системы А и В находятся в термодинамическом равновесии и между собой свойство транзитивности термодинамического равновесия). [c.18] Свойство транзитивности состояний термодинамического равновесия позволяет сравнивать значения величины t у разных систем, не приводя их в непосредственный тепловой контакт между собой, а пользуясь одним каким-либо другим телом. Эта величина, выражающая состояние внутреннего движения равновесной системы, имеющая одно и то же значение у всех частей сложной равновесной системы независимо от числа частиц в них и определяемая внешними параметрами и энергией, относящимися к каждой такой части, называется температурой. Будучи интенсивным параметром, температура в этом смысле является мерой интенсивности теплового движения. [c.19] Изложенное положение о существовании температуры как особой функции состояния равновесной системы представляет второе исходное положение термодинамики. Р. Фаулер и Э. Гуггенгейм назвали его нулевым началом, так как оно, подобно первому и второму началам, определяющим существование некоторых функций состояния, устанавливает существование температуры у равновесной системы. [c.19] Температура, как мы видим, является термодинамически равновесным параметром, так как существует только у термодинамически равновесных систем, притом у таких, части которых не взаимодействуют друг с другом (т. е. энергия взаимодействия частей много меньше их собственной внутренней энергии), так что энергия системы равна сумме энергий ее частей. Следовательно, согласно второму исходному положению термодинамики, энергия термодинамических систем является аддитивной функцией. Большие гравитирующие системы не являются поэтому термодинамическими, так как для них принцип аддитивности энергии не выполняется вследствие дальнодействующего характера гравитационных сил. [c.19] Таким образом, второе исходное положение также ограничивает применение термодинамики к реальным системам. [c.19] Положение о существовании температуры может быть сформулировано также следующим образом. В 1 мы установили, что равновесное состояние термодинамической системы характеризуется внешними и внутренними параметрами, причем внутренние параметры зависят от положения и движения молекул системы и значений внешних параметров. Положение же о существовании температуры устанавливает, что состояние термодинамического равновесия определяется совокупностью внешних параметров и температурой . [c.19] Энергия различных систем при этом, вообще говоря, различна. [c.19] Следовательно, внутренние параметры хотя и характеризуют состояние системы, но не являются независимыми параметрами равновесной системы. [c.20] все равновесные внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и температуры (второй постулат термодинамики). [c.20] Второе исходное положение термодинамики позволяет определить изменение температуры тела по изменению какого-либо его внутреннего параметра, па чем основано устройство различных термометров. [c.20] Эмпирической температурой тела называют усгановленную опытным путем меру отклонения термодинамического состояния тела от состояния теплового равновесия с тающим льдом, находящимся под нормальным атмосферным давлением. [c.21] Показания двух термометров с различными термометрическими веществами, вообще говоря, никогда не совпадают, кроме как при О и 100 °С, поэтому такое определение температуры, как объективной меры интенсивности теплового движения, является произвольным. [c.21] Эта произвольность отчасти устраняется, если в качестве термодинамического вещества использовать достаточно разреженные (идеальные) газы. Их коэффициент теплового расширения а не зависит ни от температуры, ни от природы газа. Шкала газового термометра градуируется так же, как и шкала Цельсия, но за нуль температуры принимается -1/а градусов Цельсия (шкала Кельвина). [c.21] Вернуться к основной статье