ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика Термодинамическая система и термодинамические параметры, исходные положения термодинамики из "Газовая динамика " Всякий материальный объект, всякое тело, состоящее из большого числа частиц, называется макроскопической системой. Размеры макроскопических систем всегда больше размеров составляющих их атомов и молекул. Такая система имеет макроскопические признаки, которые характеризуют ее и ее отношение к окружающим телам и могут быть выражены тем или иным способом посредством числа. Численная величина такого признака называется макроскопическим параметром, например, плотность, объем, упругость, концентрация. Макроскопические параметры разделяются на внешние и внутренние. [c.11] Внешними параметрами системы называются величины, определяемые положением внешних тел, с которыми взаимодействует система, например, объем газа является внешним параметром, так как он определяется положением внешних тел (сосуда) напряженность силового поля также внешний параметр, так как зависит от положения источников поля — зарядов и токов, не входящих в систему. Внешние параметры являются функциями координат внешних тел. [c.11] Внутренними параметрами системы называются статистически средние величины, которые определяются совокупным движением и распределением входящих в систему частиц, например, плотность, давление, энергия, поляризация, намагничивание, так как их значение зависит от движения и положения частиц системы и входящих в них зарядов. Поскольку расположение частиц (атомов, молекул и др.) системы зависит от расположения внешних тел, то внутренние параметры определяются как положением и движением этих частиц, так и значением внешних параметров. Совокупность независимых макроскопических параметров определяет состояние системы. [c.11] Величины, не зависящие от предыстории системы и полностью определяемые ее состоянием в данный момент (т. е. совокупностью независимых параметров), называются функциями состояния величины, зависящие от предыстории системы, называются функциями процесса. [c.11] Термодинамическая система представляет собой некоторое количество материи, отделенное замкнутой оболочкой (поверхностью) от окружающей (внешней) среды. Система, не обменивающаяся энергией и массой с внешней средой называется изолированной система, обменивающаяся энергией с внешней средой,— закрытой, система же, обменивающаяся как энергией, так и массой, называется открытой. [c.12] Первое исходное положение термодинамики гласит изолированная система с течением времени всегда приходит в состояние термодинамического равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может. С точки зрения статистической физики, у всякой изолированной макроскопической системы существует такое определенное макрофизическое состояние, которое создается непрестанно движущимися частицами, чаще всего (наиболее вероятное состояние) в это наиболее вероятное состояние и переходит изолированная система с течением времени. Принимая это положение, термодинамика, таким образом, ограничивает себя, исключая из рассмотрения все явления, связанные с самопроизвольными (спонтанными) отклонениями (флуктуациями) системы от равновесного состояния. Это положение ограничивает, с другой стороны, применение термодинамики к бесконечным системам, так как у бесконечной системы все состояния равновероятны. [c.12] Опыт показывает, что если две закрытые равновесные системы Л и 5 привести в тепловой контакт, то независимо от значения их внешних параметров они или остаются по-прежнему в состоянии термодинамического равновесия, или равновесие в них нарушится, но по истечении достаточного времени в результате теплового обмена обе системы приходят в другое термодинамически равновесное состояние. Требуется конечное время—время релаксации—для установления равновесия. Далее, две системы, находящиеся в тепловом равновесии с третьей системой, находятся в равновесии друг с другом — закон транзитивности. [c.12] Из этого следует, что состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами, но и еще величиной, характеризующей ее внутреннее состояние — состояние теплового движения — температурой. Термодинамические системы обладают равной температурой, если они находятся в термодинамическом равновесии друг с другом. [c.12] Установление существования температуры как величины, характеризующей тепловое движение, иногда называют нулевым началом термодинамики, так как оно, подобно первому и второму началам, устанавливающим существование некоторых функций состояния, устанавливает существование температуры как функции состояния равновесной системы. [c.13] О)гласно второму исходному положению термодинамики, состояние термодинамического равновесия системы определяется внешними параметрами и одним внутренним — температурой. Поэтому все внутренние параметры равновесной термодинамической системы — функции внешних параметров и температуры, т. е. они не являются независимыми параметрами. Так как энергия системы есть ее внутренний параметр, то при равновесии она оказывается функцией внешних параметров и температуры. Поэтому можно выразить температуру через внешние параметры и энергию. И тогда в качестве второго исходного положения можно взять взамен вышеизложенного следующее при термодинамическом равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и энергии (эргодическая гипотеза). [c.13] Второе начало термодинамики, как будет показано, полностью устраняет произвол в определении температуры, позволяя установить абсолютную температуру, не зависящую ни от выбранного вещества, ни от выбора термометрического параметра. [c.13] Вернуться к основной статье