ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамический метод исследования из "Термодинамический метод и некоторые задачи техники низких температур " Материя, как известно, обладает единственным постоянным свойством — быть объективной реальностью , т. е. она существует вне зависимости от человеческого разума. Все остальные свойства материи относительны, преходящи, временны. Наукой установлено, что материи в пределах Земли и околоземного пространства присущи следующие движения молекулярное (вращательное и поступательное), колебательные движения атомов и целый комплекс внутриатомных движений. Если эти известные виды движений называть свойством материи, то таким свойством будут обладать все тела, находящиеся в указанных границах. Энергетическая концепция тепла, сформулированная М. В. Ломоносовым, Л. Эйлером и Д. Бернулли, рассматривает природу тепла как производную этих движений, т. е. как форму энергии. Поэтому все окружающие нас тела являются носителями тепловой энергии. [c.5] Энергетическая концепция тепла развивалась по мере проникновения науки в глубь материи и в процессе развития принимала различные формы. Одной из таких форм явилась молекулярно-кинетическая теория тепла, согласно которой макроскопическая тепловая энергия представляет собой среднюю энергию механического движения молекул и колебания атомов. [c.5] Единицей измерения количества тепла служит джоуль. Калория в настоящее время является внесистемной производной единицей . Эти единицы не отражают связи тепла с различными возможными температурами теплоносителя. [c.6] Согласно молекулярно-кинетической теории, температура тела — это характеристика состояния, определяемая средней кинетической энергией всех движений в идеальном газе, находящемся в равновесии с рассматриваемым телом. Поэтому понятия температуры так же, как и давления применимы только к достаточно большому числу молекул . [c.6] В электрокинетической теории тепла термодинамическому понятию температуры соответствует среднее значение э. д. с. частиц материи (молекулярная э. д. с.). Отсчитанная от нулевого состояния, молекулярная э. д. с, однозначно определяет наднулевую внутреннюю энергию. [c.7] В настоящее время существует две независимо определенных температурных шкалы. Международная шкала температур 1948 г. построена на шести реперных точках и на строго определенных способах интерполяции в каждом интервале температур наименования градуса — Градус Цельсия международный и Градус Кельвина международный . [c.7] Построение температурной шкалы с одной реперной точкой оказалось возможным только после открытия абсолютной термодинамической шкалы Кельвина (см. 8). [c.7] Следуя С. Карно, можно было бы считать, что теплота— есть тепловая функция (функция Карно), зависящая от энергии движения молекул, энергии взаимного действия молекул, энергии колебательного движения атомов, энергии внутриатомных оптических уровней, внутримолекулярной химической энергии и энергии ядра. Но как бы ни называлась тепловая функция—теплотой или функцией Карно, или энтропией, существо вопроса заключается в том, что для ее обоснования по Клаузиусу и Томсону необходимо будет воспользоваться принципом невозможности самопроизвольного перехода тепла от низшего температурного уровня на более высокий температурный уровень (так называемое второе начало термодинамики), являющимся следствием существования этой тепловой функции. Действительно, если такая функция существует, то после доказательства того, что она возрастает для изолированной системы тел, невозможность перехода тепла с низшего температурного уровня на верхний становится первым следствием. [c.8] Системой называется одно тело или совокупность тел, между которыми возможен обмен веществом и энергией. Системы могут быть однородными и неоднородными, простыми и сложными. При анализе протекающих явлений выделенная система мысленно окружается контрольной поверхностью и масса системы принимается постоянной (релятивистские соображения при этом не учитываются). В общем случае эту контрольную поверхность нужно понимать как тонкую оболочку, способную передавать системе механические и тепловые воздействия окружающей среды. В ряде случаев окружающая среда может рассматриваться как составная часть системы. [c.9] При анализе различных процессов, протекающих в системах, этой оболочке дополнительно придают абсолютные изолирующие свойства тепловой изоляции (адиабатической изоляции) или механической изоляции, либо их совокупности. Абсолютная изоляция в природе невозможна, поэтому рассмотрение явлений, протекающих в таких условиях, является научной абстракцией. При употреблении термина изолированная система имеется в виду наличие совокупности двух типов изоляции. [c.9] Таким образом, изолированная система—система никаким образом не взаимодействующая с окружающей средой. И наоборот, неизолированной системе могут передаваться внешние воздействия, изменяющие состояние системы, при этом изменяются свойства тел, составляющих систему. При определенном изменении состояния системы изменяются определенные характерные признаки состояния. Например, удельный объем v, упругости паров р, температура Т и концентрации компонентов в смесях X и у. Относительную величину их изменений можно измерить опытным путем. [c.9] Уравнение состояния в форме F p, v, Т) = О геометрически интерпретируется как поверхность (см. рис. 13). [c.10] Следствием процессов являются изменения, претерпеваемые системой — изменение свойств системы. Разности потенциалов вызывают изменения определенных величин, которые называются координатами состояния. Например, если в системе происходит юбмен энергией в форме тепла и работы, а также перераспределение вещества между частями системы, то координатами состояния являются энтропии, объемы и массы этих частей системы, а потенциалами соответственно — температуры, давления и химические потенциалы. [c.11] Разность температур приводит к теплообмену наличие разности давлений — к процессу выравнивания давлений (при условии, что контрольная поверхность не является механической изоляцией). Разность химических потенциалов, определяемая неравновесным распределением концентраций является одной из причин массооб-мена. Таким образом, температура, давление, химический потенциал — это потенциалы, разности этих величин являются движущими силами рассматриваемых ниже процессов. В то же время такие физические величины как удельный объем, энтропия и масса не могут служить потенциалами. Неравенство этих величин в различных частях системы не вызывает изменения ее состояния (например, в системе жидкость — пар). Совокупность потенциалов и координат образует параметры состояния системы. [c.11] Стационарным состоянием системы называется такое состояние, при котором потенциалы системы (температура, давление, химический потенциал) в любых точках системы имеют независимые от времени значения. В общем случае эти значения в различных точках системы могут быть различны и система не будет находиться в равновесии. Подобное стационарное состояние системы может поддерживаться за счет внешних воздействий, носящих также стационарный характер. [c.12] Историческим толчком для развития термодинамики явилась инженерная практика постройки паровых машин, поставившая ряд новых, неизвестных ранее вопросов. Поэтому наука, занимавшаяся сопоставлением тепла и силы (работы), получила название термодинамики . Метод анализа в этом названии не отражается. [c.12] В случае нестатического процесса, т. е. процесса, состоящего из неравновесных состояний, потенциалы различных взаимодействующих частей системы, или системы и окружающей среды (если система взаимодействует с ней), не равны между собой, а отличаются друг от друга на конечную величину. Подобный процесс характеризуется быстротечностью. [c.13] В примере сжатия воздуха внешнее давление больше давления в цилиндре на конечную величину, и величина работы, которая определяет внешнее воздействие, больше, нежели в случае, когда внешнее давление отличается от давления системы на бесконечно малую величину. [c.13] Приставка квази означает якобы , как-будто . [c.13] Вернуться к основной статье