ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические ограничения термодинамической теории из "Термодинамика и статистическая физика Т.1 Изд.2 " Мы будем полагать, что это силовое воздействие на систему можно, как это делается в механике, описать, задавая потенциал внешних сил. Прежде всего, это потенциал, создаваемый стенками, офаничивающими систему. Они ощущаются лишь теми частицами, которые находятся от них на расстоянии не более средней длины свободного пробега. Пространственной неоднородности внутри самой системы потенциал стенок не создает, а сам его конкретный вид практически произволен как мы уже отмечали, особенности взаимодействия частиц со стенкой стираются при проведении предельной статистической процедуры, что позволяет (если в этом появляется необходимость) выбрать наиболее простой и удобный вариант потенциала стенок (см. том 2, гл. 1, 1). [c.35] Пространственную неоднородность вызывают поля, силовое воздействие которых сказывается во всем объеме, занимаемом системой. Это, в частности, сила земного притяжения (если система рассматривается в неинерциальной системе отсчета, то силы инерции, см., например, задачу 20), элекфические и магнитные поля, вызывающие поляризационные эффекты в системах, состоящих из заряженных частиц и частиЦ, обладающих элекфическим или магнитным дипольными моментами и т. д. Мы покажем в дальнейшем (см. 6), что на основе задания уравнений состояния и потенциала, внешнего поля можно одними методами термодинамики рассчитать локальный значения плотности числа частиц n(f) = /v(f) во всей области внутри системы. Если теперь на основе использования только одних уравнений состояния с фиксированным локальным значением v(f) (т. е. соотношений р г = р(0, v f)) и wv(f) = vn(9, ( )) методами термодинамики рассчитать все остальные интересующие нас термодинамические характеристики системы так, как будто этот расчет проводится для большой просфанственно однородной системы (т. е. определить их как функции всюду одинаковой температуры 9 и заданного значения v f)), то через зависимость v = u(f) мы будем знать также и локальные значения этих характеристик. [c.35] Но это еще не все ограничения. Целый класс офанйчений связан с тем, что при исследовании термодинамических систем мы в основном рассматриваем лишь простейшие типы происходящих с ними процессов. Остановимся на этом вопросе несколько подробнее. [c.36] Так как параметры состояния имеют различную физическую природу, то и характерных времен релаксации в общем случае тоже несколько, и они могут заметно отличаться друг от друга по величине. Естественно, что оценка этих параметров хотя бы по порядку величины выходит за рамки термодинамических методов (совершеннотак же, как никакой из других существующих ныне теоретических разделов физики сам себя ни оценить, ни обосновать не в состоянии). Примеры таких физических оценок приведены в задаче 6. Остановимся здесь только на окончательных результатах. [c.36] Порядок этих величин г для системы лабораторных размеров может варьироваться от долей секунды до многих часов. В связи с большим различием времен г может оказаться, что условия и время проведения эксперимента удовлетворяют условиям квазистатичности по отношению к изменениям какого-либо одного параметра и соверщенно не соизмеряются с другим. Тогда последний процесс можно считать как бы вообще не происходящим. Приведем только один пример подобной ситуации кристалл в вакууме (т. е. в сильно разреженной среде) будет испаряться до тех пор, пока вокруг него не образуется насыщенный пар (тогда только наступит равновесие кристалл—пар, если же нет, то он в конце концов испарится целиком), но во многих случаях этот процесс испарения твердого тела протекает настолько медленно, что не только за время лабораторных исследований, но и за время существования человеческой цивилизации никаких заметных изменений в нем обнаружить не удается. Весьма нагляден также пример с системами типа переохлажденной жидкости (стекла, аморфные смолы, сахарная карамель и т.д.), которые при достаточно кратковременном воздействии на них ведут себя как твердые тела, а при длительных — как вязкие жидкости и т.д. Таким образом, условия квазистатичности термодинамического процесса не абсолютны, они определяются свойствами как самой системы, участвующей в этом процессе, так и условиями его проведения. [c.37] Аналогичное качественное физическое рассмотрение можно провести и для оценки реально совершаемой системой работы, связанной с изменением также и параметров системы а = (а . а ). [c.38] Подчеркнем еще раз, что сформулированный принцип является феноменологическим, это не вывод термодинамической теории, а, по существу, обобщение большого числа опытных данных и наблюдений за поведением термодинамических систем. [c.39] Утверждение, составляющее неравенство (б), — это своеобразный принцип максимального поглощения тепла, как и принцип максимальной работы (а), он является феноменологическим, обобщающим повседневный опыт. Оба этих утверждения предвосхищают так называемую вторую часть II начала термодинамики, о которой мы будем еще специально говорить в следующем параграфе. [c.39] Необходимо в связи с этим четко представлять, как понимаются эти величины и когда вообще можно пользоваться не только понятием локальных термодинамических характеристик, но и установленными для них в макроскопической теории характерными соотношениями. [c.40] Вернуться к основной статье