ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первое начало термодинамики из "Термодинамика " Термодинамика изучает закономерности превращения энергии в результате взаимодействия тел и силовых полей. Отличительной особенностью термодинамики является возможность рассмотрения всех без исключения разнообразных видов энергии, которые могут проявляться при взаимодействии тел и полей, а также всех превращений различных видов энергии. При этом каждое из тел и силовых полей или их совокупность в термодинамике считается макроскопической системой, обладающей присущей ей специфической по форме энергией. [c.5] В термодинамике превращения энергии рассматриваются на базе общих законов, определяющих поведение макроскопических систем. Поэтому во многих случаях конечные результаты взаимодействия систем, в частности изменение внутренней энергии системы, произведенная при этом работа и полученная теплота могут быть вычислены безотносительно к тому, каковы были механизмы и кинетика взаимодействия. [c.5] Термодинамика построена по аксиоматическому принципу. Ее основу составляют фундаментальные законы природы, принимаемые за аксиомы из этих аксиом логическим путем выводятся все главнейшие следствия, касающиеся различных термодинамических систем. Фундаментальные законы, совокупность которых составляет аксиомы термодинамики, представляют собой обобщение опыта и называются началами термодинамики. Не все эти законы одинаковы по своему физическому значению и общности, однако каждый из них является независимой аксиомой, которую нельзя исключить при построении термодинамики как науки. [c.5] Термодинамика возникла и сложилась из анализа превращения теплоты в работу в паровых машинах. С момента своего основания и до настоящего времени изучение закономерностей превращения внутренней энергии тел в работу и теплоту и взаимных превращений теплоты и работы составляет главное содержание термодинамики. [c.6] При взаимодействии одного тела с другим каждое из них отдает или, наоборот, получает некоторое количество энергии, в результате чего состояние любого из взаимодействующих тел изменяется. [c.6] Каждый из этих способов передачи энергии осуществляется при вполне определенном по своему характеру взаимодействии тел (полей), т. е. при специфическом контакте между ними. [c.6] В выражении (1.2) один из интегралов берется по поверхности Й, ограничивающей одно из тел или систему от других, а второй — по времени. [c.7] Коэффициент фт представляет собой химический потенциал т-го компонента. Знак минус в (1.4) объясняется тем, что передаваемаяэнергия считается положительной, если поток вещества направлен внутрь рассматриваемой системы. Передаваемая при переносе вещества энергия эквивалентна работе, поэтому передаваемую с потоком вещества энергию принято обозначать через L ,. [c.8] Термодинамика изучает в основном такие макроскопические системы, в которых спонтанные отклонения от состояния равновесия, обусловленные дискретной структурой вещества, отсутствуют или крайне редки. Вследствие этого системы, состоящие из небольшого числа структурных частиц вещества, а также системы галактических, т. е. очень больших, размеров не могут быть исследованы методами термодинамики. Подобные нетермодинамические системы описываются методами статистической физики. [c.8] Следует отметить, что в обычных системах и термодинамическое и статистическое рассмотрение приводит к одним и тем же результатам. [c.9] Термодинамической системой называют совокупность материальных тел (а также полей), находящихся в механическом и тепловом взаимодействии и обменивающихся веществом. Если в системе возможны все три типа взаимодействия, то она называется открытой. К открытым системам, в частности, относятся системы, в которых происходят химические реакции и превращения фаз. [c.9] Системы, в которых обмен веществ не происходит, называют закрытыми системами. [c.9] Система, которая не может обмениваться теплотой с другими системами (окружающей средой), называется теплоизолированной, или адиабатически изолированной системой. Оболочка, через которую тепловое взаимодействие невозможно, называется адиабатической. [c.9] Если система не взаимодействует с другими системами (окружающей средой), то ее называют изолированной системой. [c.9] В соответствии с различными видами агрегатного состояния вещества различают газообразную, жидкую, твердую (кристаллическую) и плазменную фазы. Систему, состоящую из одной фазы вещества, называют гомогенной. [c.9] Если система состоит из нескольких различных гомогенных частей, отделенных одна от другой поверхностями раздела, то она называется гетерогенной. Система, имеющая одинаковые свойства во всех частях, называется однородной. [c.9] В любом из состояний термодинамическая система обладает определенными свойствами, которые могут быть интенсивными или экстенсивными. Первые не связаны с массой системы, вторые (они называются также аддитивными) зависят от массы системы. Если систему разделить на несколько подобных частей (подсистем), то интенсивные свойства каждой из частей будут такие же, как и свойства всей системы в целом экстенсивные величины каждой из частей равны соответствующим величинам системы в целом, поделенным на число частей. В однородной системе экстенсивные свойства пропорциональны массе системы. [c.9] Термодинамические параметры подразделяют на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют состояние окружающей среды, в которой находится система, и представляют собой внешние условия последней, а внутренние определяют состояние системы при данных внешних параметрах. Такое деление является в определенной степени условным, так как рассматриваемую систему всегда можно считать частью единой расширенной системы, состоящей из системы и окружающей среды, вследствие чего все параметры можно считать внутренними. [c.10] В том случае, когда состояние термодинамической системы не меняется с течением времени, т. е. свойства системы, а следовательно, и термодинамические параметры ее, сравниваемые в два различных момента времени, одинаковы, предполагают, что система находится в термодинамическом равновесии. Состояние равновесия термодинамической системы отличается от стационарного состояния системы, в котором значения термодинамических параметров поддерживаются неизменными во времени вследствие наличия потоков вещества или энергии (внешнего воздействия). Различие проявляется в том, что при прекращении внешнего воздействия в системе, находящейся до этого в стационарном состоянии, некоторые из термодинамических параметров изменяются в то время как в системе, находящейся в равновесии, все без исключения термодинамические параметры сохраняют неизменное значение. [c.10] Если каждая из частей, составляющих систему, находится в равновесии, несмотря на то, что между отдельными частями системы — всеми или некоторыми — равновесие отсутствует (или если, несмотря на то, что состояние системы в результате внешних воздействий изменяется во времени, как например при течении жидкости), а значения термодинамических параметров в любой момент времени и в любой точке системы не отличаются от их равновесных значений при соответствующих данному моменту времени внешних условиях, то такое равновесие называется локальным. [c.10] Вернуться к основной статье