Термодинамика феноменологическая

Термодинамика — феноменологическая наука о превращениях энергии тел. 1.2. Основные понятия. 1.3. Термодинамический процесс. 1.4. Работа и теплота процесса. 1.5. Обратимые и необратимые процессы. [c.6]

ТЕРМОДИНАМИКА — ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ НАУКА О ПРЕВРАЩЕНИЯХ ЭНЕРГИИ ТЕЛ [c.7]

Этот закон неприменим к отдельным молекулам или к малому числу их. Нельзя сказать, что в этом случае он неверен, так как он вообше ничего не говорит по поводу поведения отдельной молекулы или малого числа их, ничего не утверждает по той причине, что к отдельной молекуле неприменимо понятие теплоты, ибо понятие это, равно как понятия температуры и энтропии, имеет смысл только по отношению к весьма большому количеству молекул. Это вытекает из феноменологического метода, который положен в основу термодинамики. Феноменологический метод заключается в том, что рабочее тело рассматривают не как дискретное физическое тело, состоящее из отдельных молекул, а как некоторый континуум, т. е. как сплошную среду, физические параметры которой непрерывны и изменяются на бесконечно малую величину при переходе от одной точки пространства к другой. Это дает возможность изучать совокупность действия молекул, проявляющуюся в том, что нами названо параметрами состояния рабочего тела. Так, совокупность импульсов всех молекул газа дает параметр давления совокупность кинетических энергий молекул — внутреннюю энергию газа, совокупность объемов, занимаемых молекулами в их движении, — удельный объем газа. Статистический метод является лишь дополнением к феноменологическому методу и дает свои поправки в тех случаях, когда возможно судить о закономерности поведения отдельных молекул. Примером таких поправок является уравнение состояния реального газа. [c.67]

Термодинамика — феноменологическая теория макроскопических процессов, сопровождающихся превращениями энергии. Как всякая феноменологическая теория, она исходит из даваемых опытом понятий и основывается на экспериментально установленных законах, получивших название начал термодинамики. [c.7]

Третье положение термодинамики — феноменологический закон Фурье о пропорциональности вектора теплового потока градиенту температуры (5.2). [c.122]

Физические свойства макроскопических систем изучаются статистическим и термодинамическим методами. Статистический метод основан на использовании теории вероятностей и определенных моделей строения этих систем и представляет собой содержание статистической физики. Термодинамический метод не требует привлечения модельных представлений о структуре вещества и является феноменологическим (т. е. рассматривает феномены — явления в целом). При этом все основные выводы термодинамики можно получить методом дедукции, используя только два основных эмпирических закона (начала) термодинамики. [c.6]

Таким образом, энтропия изолированной системы в каком-либо состоянии пропорциональна натуральному логарифму вероятности данного состояния. Так как природа стремится от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным, энтропия изолированной системы уменьшаться не может. Эти два утверждения являются, по сути дела, статистической и феноменологической формулировками второго начала термодинамики. Различие между ними состоит в следующем. Статистическая формулировка утверждает, что в изолированной системе процессы, сопровождающиеся возрастанием энтропии, являются наиболее вероятными (но не являются неизбежными), в то время как феноменологическая формулировка считает такие проце<,хы единственно возможными. [c.28]

В рамках феноменологического подхода для нахождения закономерностей изменения неизвестных наблюдаемых величин в пространстве и во времени используются общие физические законы (такие, например, как законы сохранения, постулаты термодинамики и др.) в сочетании с соотношениями между наблюдаемыми величинами, вид которых получен в результате обработки экспериментальных данных. Основу феноменологического подхода для описания гидродинамики систем газ—жидкость составляют законы классической гидромеханики, которая строго описывает движение каждой фазы (см. разд. 1.3). Однако применение строгих результатов, полученных из фундаментальных соотношений гидромеханики (таких, как уравнение Навье—Стокса), к расчету газожидкостных течений является практически невыполнимой задачей, за исключением ряда простых примеров, рассмотренных во второй и третьей главах книги. [c.184]

Феноменологическая энтропия была введена Клаузиусом для сплошной среды. Больцман дал статистическую интерпретацию энтропии, предполагая среду дискретной. В формулировке Больцмана второй закон термодинамики гласит природа стремится перейти из менее вероятного состояния в более вероятное и термодинамическое равновесие соответствует состоянию с максимумом энтропии. [c.8]

Как показывает опыт, деформация сплошной среды неразрывно связана с распределением температуры при этом изменяющееся во времени поле деформаций вызывает изменение поля температуры и наоборот. Построение теорий сплошной среды, учитывающих эффект взаимного влияния температурного и деформационного полей, возможно лишь с привлечением общих законов термодинамики и дополнительных феноменологических гипотез. [c.50]

В отЛичие от кинетической теории неравновесная термодинамика, будучи феноменологической теорией, не дает никаких сведений о величине так называемых кинетических коэффициентов— параметров, характеризующих систему при неравновесных процессах. В то же время методы неравновесной термодинамики применимы к широкому классу явлений, статистическая же теория неравновесных процессов развита в настоящее время в основном лишь для разреженных газов. [c.5]

В условиях, когда допустимо представление о локальном равновесии (1.1), (1.2), можно построить последовательную феноменологическую термодинамику необратимых процессов. Состояние неравновесной системы при этом характеризуется локальными термодинамическими потенциалами, которые зависят от пространственных координат и времени только через характеристические термодинамические параметры, для которых справедливы уравнения термодинамики. Так, если в качестве характеристических переменных выбраны локальная плотность внутренней энергии е(г, (), удельный объем v(r, ) (и = р , р — локальная плотность массы среды) и локальные концентрации с,(г, t) различных компонентов, то состояние физически элементарного объема в окрестности точки г в момент времени t описывается локальной энтропией s = s[e г, t), и(г, ), (г, 1),. .., Ся(г, t), определяемой уравнением Гиббса [c.8]

Феноменологический характер термодинамики (ее несвязанность с молекулярно-кинетической сущностью изучаемых ею закономерностей) приводит, с одной стороны, к важным результатам в отношении свойств физических систем, а с другой стороны, ограничивает глубину изучения этих свойств, так как не позволяет вскрыть природу исследуемых явлений. По этой причине наряду с развитием термодинамики формировалась и молекулярно-кинетическая теория свойств физических систем, и все исследователи, имена которых связаны с термодинамикой, уделяли большое внимание молекулярно-кинетическому обоснованию ее результатов. [c.9]

Предметом термодинамики является изучение законов взаимных превращений различных видов энергии, связанных с переходами энергии между телами, чаще всего в форме теплоты и работы. Феноменологическая или классическая термодинамика не связана с представлением о микроструктуре вещества, не интересуется поведением и свойствами отдельных молекул, в ней не детализируются энергетические превращения, происходящие внутри тела, не дифференцируются также виды энергии, присущие телу в данном его состоянии. [c.10]

Термодинамика есть феноменологическая теория макроскопических процессов, сопровождающихся превращениями энергии по своему содержанию и методам она относится к макроскопической физике и составляет один из важнейших разделов последней. [c.7]

Термодинамика пользуется феноменологическим методом описания. Важное преимущество этого метода заключается в том, что благодаря строгости логического построения становится не только возможным выяснить физи- [c.7]

Из сопоставления указанных выводов со вторым началом термодинамики видна их эквивалентность. Различие в статистической и феноменологической формулировках второго начала состоит в следующем Статистическая формулировка второго начала утверждает, что в замкнутой системе процессы, сопровождающиеся возрастанием энтропии, являются наиболее вероятными, тогда как феноменологическая формулировка считает такие процессы единственно возможными. Это различие весьма существенно статистическая формулировка второго начала термодинамики не только не отриц.ает, но, напротив, предполагает возможность процессов, в результате которых система переходит из более вероятных состояний в менее вероятные, а энтропия уменьшается, тогда как феноменологическая формулировка полностью исключает возможность подобных процессов. [c.91]

Подавляющее время система находится в равновесном состоянии, отвечающем максимальному значению энтропии системы отклонившись от этого состояния, система возвращается к нему, причем если наблюдать систему достаточно долго, то случаи увеличения и уменьшения энтропии будут встречаться одинаково часто. При этом время повторяемости какого-либо отклонения системы от равновесного состояния тем больше, чем меньше вероятность данного неравновесного состояния, и быстро возрастает с увеличением размеров системы. Для обычных условий оно настолько велико, что требуются практически недостижимые промежутки времени для того, чтобы наблюдать обращение какого-либо из макроскопических процессов. Вследствие этого процессы, являющиеся необратимыми с точки зрения обычной (феноменологической) термодинамики, будут представляться практически необратимыми и со статистической точки зрения. [c.91]

Статистическое рассмотрение различных процессов, происходящих в замкнутой системе, лишает понятие необратимости того абсолютного значения, которое оно получило в феноменологической термодинамике. Всякий действительный процесс, происходящий, например, в изолированной системе, является в принципе и необратимым, и обратимым, поскольку он может сопровождаться как возрастанием энтропии, так и уменьшением или сохранением ее на постоянном уровне, т. е. может быть обращен в любом направлении. Такой обращающийся характер. действительных процессов основывается на строгой обратимости элементарных молекулярных, внутримолекулярных и внутриатомных двия ений. Однако вероятность обращения действительного процесса, т. е. вероятность того, что процесс изменения состояния изолированной системы пойдет не в сторону возрастания энтропии, а в сторону уменьшения ее, крайне мала. Поэтому, если процессы, противоречащие принципу необратимости, и встречаются в природе, то настолько редко и в таком ничтожном масштабе, что нисколько не лишают силы термодинамическую трактовку второго, начала термодинамики и не обесценивают ее значения. [c.95]

Под действием ударов молекул частица движется в разных направлениях, в том числе и снизу вверх. Броуновское движение частицы в направлении снизу вверх представляет собой кажущееся противоречие второму началу термодинамики (в его формальной феноменологической трактовке), так как при этом совершается работа против внешних сил (силы тяжести) при наличии одного источника теплоты — среды (газа или жидкости, находящихся в термодинамическом равновесии), а энтропия системы соответственно уменьшается. [c.95]

Естественно, возникает вопрос, нельзя ли использовать флуктуации в физических системах для получения положительной работы, т. е. не имеется ли противоречия между статистической и феноменологической трактовками второго начала термодинамики в вопросе о возможности вечного двигателя второго рода. [c.95]

Начало развития термодинамики неравновесных процессов было положено еще Томсоном (1854 г.) в его исследованиях термоэлектрических явлений. Однако основополагающий принцип, сделавший возможным феноменологический анализ неравновесных процессов, был высказан Онзагером (1931 г.). [c.155]

Основные феноменологические соотношения. 10.3. Общее выражение для диссипативной > функции. 10.4. Диссипативная функция вязкой и теплопроводящей жидкости. 10.5. Термодинамика термоэлектрических явлений. [c.330]

Термодинамика необратимых процессов в том виде, какого она достигла в настоящее время, является приближенной феноменологической теорией. Тем не менее и в настоящем своем состоянии она позволяет значительно глубже осветить сущность различных физических явлений, чем это удавалось раньше, и выяснить недоступные для обычного термодинамического анализа детали реальных процессов изменения состояния тел. [c.331]

Феноменологические соотношения. Система линейных уравнений (10.11) и условие взаимности у,-к = Ук/ являются основными соотношениями термодинамики необратимых процессов. [c.338]

Термодинамика необратимых процессов делает возможным феноменологическое рассмотрение неравновесных процессов такое рассмотрение, как известно, является наиболее общим и плодотворным. По этой причине приведенные выше основные уравнения для Уу и ф называют феноменологическими. соотношениями термодинамики необратимых процессов, равенство кинетических коэффициентов = уд,у составляет основную теорему термодинамики необратимых процессов. [c.340]

Феноменологические соотношения термодинамики необратимых процессов справедливы для состояний, не очень удаленных от равновесных. Действительно, в этих соотношениях, как будет ясно из дальнейшего, содержатся только первые производные скорости, концентрации, температуры и других параметров. Обобщенные силы представляют собой линейные комбинации первых производных, а обобщенные потоки — линейные комбинации обобщенных сил. Но поток может выражаться через первые производные лишь в том случае, если градиенты определяющих величин не очень велики, так что можно пренебречь вторыми и последующими производными равным образом диссипативная функция, а следовательно, и изменение энтропии по времени выражается линейной комбинацией произведений обобщенных потоков и соответствующих обобщенных сил, т. е. в конечном счете также через первые производные. [c.340]

Согласно общим феноменологическим соотношениям термодинамики необратимых процессов б5< >/бт равняется произведению обобщенного потока J на обобщенную силу X,- применительно к рассматриваемому случаю [c.342]

Итак, исходя из общих феноменологических соотношений термодинамики необратимых процессов получены уравнения для теплопроводности и диффузии, совпадающие с уравнениями Фурье и Фика. [c.349]

Уравнения Фурье и Фика, как известно из физики, являются экспериментальными законами. В связи с этим приведенные выше результаты следует рассматривать не как теоретическое обоснование этих законов (поскольку исходные феноменологические соотношения сформулированы с учетом этих, а также ряда других экспериментальных, законов, т. е. фактически включают в себя эти последние), а как свидетельство общности методов термодинамики необратимых процессов и правильности выводов, получаемых с их помощью. [c.349]

Согласно общим феноменологическим соотношениям термодинамики неравновесных процессов каждый из потоков == + — / и / является линейной функцией обобщенных сил, т. е. [c.358]

Термодинамика, как известно, изучает свойства равновесных макроскопических систем исходя из трех основных законов, называемых началами термодинамики, и не использует в явной форме представлений о молекулярной природе вещества. Феноменологический характер термодинамики приводит к важным результатам в отношении свойств систем, но, с другой стороны, ограничивает глубину изучения этих свойств, так как не позволяет вскрыть молекулярную природу исследуемых явлений. Задача обоснования законов термодинамики и расчета свойств систем на основе молекулярных представлений является предметом статистической механики, формирование которой происходило наряду с развитием термодинамики. Следует отметить, что, несмотря на принципиальную возможность расчета термодинамических свойств при помощи методов статистической механики, практическая ее реализация для реальных, в частности конденсированных, систем в настоящее время весьма сложна. [c.3]

Термодинамику можно разделить на термодинамику феноменологическую и термодинамику статистическую. К феноменологической термодинамике, которая только и излагается здесь, относят те положения термодинамики, для формулировки и применения которых ие требуется явного рассмотрения внутреннего молекулярного строения и механизма молекулярных процессов в рассматриваемых телах. Эта часть термодинамики исходит из ряда установленных на опыте положений и пользуется известными ланными о свойствах тел. Статистическая термодинамика явио I с самого начала использует определенные представления о молекулярном (атомном) строении тела. Для нее характерно применение статистических методов и математического аппарата теория вероятности. Нужно иметь в виду, что при современном состоянии науки такое деление термодинамики на феноменологическую II статистическую, конечно, условно и диктуется скорее педагогическими, а не логическими соображениями. [c.15]

В монографии последовательно изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета движения гетерогенных или многофазных смесей в различных ситуациях. Такие смеси широко представлены в различных природных процессах и областях человеческой деятельности. Подробно изложены вопросы вывода уравнений движения, реологии и термодинамики гетерогенных сред. Для этого рассмотрены как феноменологический метод, так и более глубокий метод осреднения. Получены замкнутые системы уравнений для монодпсперсных смесей с учетом вязкости, сжимаемости фаз, фазовых переходов, относительного движения фаз, радиальных пульсаций пузырей, хаотического движения и столкновений частиц и других эффектов. Рассмотрены уравнения и постановки задач применительно к твердым пористым средам, насыщенным жидкостью. Описаны имеющиеся в совремеввой литературе решения задач о движении и тепло- и массообмене около капель, частиц, пузырьков. [c.2]

Отношение между рассмотренным в данной главе подходом, связанным с осреднением более элементарных уравнений, п рассмотренным в гл. 1 феноменологическим подходом, аналогично известному отношению, имеющемуся между статистической физикой и механикой сплошной среды, между статистической физикой и термодинамикой, между молекулярно-кинетической теорией газа и газовой динамикой и т. д. В отличие от чисто феноменологического подхода нри осреднении микроуравнений для макроскопических параметров, таких, как макроскопические тензоры напряжений в фазах, величины, определяющие межфазные взаимодействия, получаются выражения, которые позволяют конкретнее представить их структуру и возможные способы их теоретического и экспериментального определения. С этой целью ниже рассмотрено получение уравнений сохранения массы, импульса, момента импульса и энергии для гетерогенных сред методом осреднения соответствующих уравнений нескольких однофазных сред с учетом граничных условий на межфазных поверхностях. При этом для упрощения рассматривается случай смеси двух фаз. [c.52]

В синерг етике, связанной с самоорганизацией структур в неравновесных условиях, также как и в классической (феноменологической) термодинамике равновесных процессов, понятие энтропии занимает ключевое положение, но трудно усваивается студентами. [c.6]

В [16] для анализа сложных систем использованы подходы феноменологической термомеханики. Последняя отличается от феноменологической термодинамики своими постулатами. Термодинамика располагает лишь одним инвариантом движения - внутренней энергией, которая в соответствии с первым началом термодинамики при любых параметрах изолированной макросистемы остается постоянной в феноменологической термомеханике для такого типа систем неизменными остаются не один, а три меры движения - энергия, и.мпульс и момент импульса. Это позволяет во многих случаях осуществлять более детальный чем в макротермодинамике анализ свойств макросистемы. [c.12]

Закон сохранения энергии и баланса энтропии огноснтся к законам феноменологической термодинамики и для их формулировки необходимо прежде всего определить, что понимается под термодинамической системой в механике деформируемых сред. [c.25]

Развитие термодинамики необратимых процессов сделало возможным изучение сложных явлений, состоящих из шюкольких одновременно происходящих процессов разной природы, и привело к созданию единого способа феноменологического описания их. Это в свою очередь сделало правомерным, а возможно и обязательным, совместное рассмотрение явлений, которые изучались ранее независимо одно от другого. Исходя из этого в книге эффекты диссипации энергии при движении жидкости или газа, т. е. перенос импульса и теплоты, рассматриваются как составные части термодинамики. Едва ли кто-нибудь в настоящее время будет оспаривать, что теплопередача является одним из разделов динамики теплоты, т. е. термодинамики. [c.5]

Будучи феноменологической теорией, термодинамика исходит из понятий, данных опытом, и базируется на нескольких экспериментально установленных законах. К числу ее основных законов относятся первое начало термодинамики, представляющее собой частную форму всеобщего закона природы — закона сохранения и превращения энергии — применительно к теплорым явлениям, и второе начало термодинамики, характеризующее направление протекающих в природе макроскопических процессов. [c.7]

Термодинамика содержит множество примеров, свидетельствующих о силе и универсальности феноменологического метода. Не используя в явном виде фи.зические модели и не опираясь, как правило, па интуитивные представления, термодинамика показывает, как с помощью немногих обобщенных понятий (главными из которых являются э 1ергия, энтропия, термодинамический потенциал) можно описать различные физические, химические и другие процессы. [c.8]

Следует отметить, что это определение регулярного раствора в некоторых отношениях значительно шире определения 1, так ка к один и тот же вид зависимости vi, 72 от 1К0нцентрации может быть связан, как это отмечалось, с весьма различными значениями энтропии и энтальпии смешения. В рамках феноменологической термодинамики растворов уравнения (5.11) следует рассматривать как эмпирические. Уравнения (5.11) могут быть обоснованы в некоторых вариангах упоминавшихся решеточных моделей растворов. [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...