Состояние тел. Термодинамическая система. Процессы

Таким образом, равновесный процесс состоит из непрерывного ряда последовательных состояний равновесия, поэтому в каждой его точке состояние термодинамической системы можно описать уравнением состояния данного рабочего тела. Именно поэтому классическая [c.10]

Термодинамика систем с отрицательными температурами изложена в гл. 7. Из этой главы можно заключить, что все вышеприведенные утверждения о системах с отрицательными температурами ошибочны. Спиновые состояния с отрицательными температурами — это равновесные состояния, и поэтому к ним применимо термодинамическое понятие температуры. Состояния эти являются устойчивыми, но в отличие от обычных систем их устойчивость характеризуется не минимумом внутренней энергии и энергии Гиббса, а максимумом этих функций (см. 34). Что касается того, что системы с отрицательной температурой остынут при контакте с телами, имеюш ими положительную температуру, то тело с /=10 С тоже остынет при контакте с термостатом, имеющим температуру / = 5° С, однако это не означает, что первоначальное состояние тела было неравновесным и неустойчивым. Теплый воздух в закрытой комнате зимой тоже остынет через характерное время теплопередачи через стены, хотя состояние воздуха все время равновесно и устойчиво. Состояния с отрицательной температурой нельзя представлять себе как состояния водного раствора соли в стакане в первые секунды после его переворачивания вверх дном, когда плотность раствора вверху больше, чем внизу, и система имеет избыток механической энергии, переходящей со временем в энергию теплового движения. При отрицательной температуре (см. 33) в системе могут быть проведены различные обратимые процессы, чего принципиально нельзя было бы сделать при неравновесном состоянии системы. [c.174]

На основе такого представления, рассматривая выход системы из состояния равновесия как результат виртуальных отклонений внутренних параметров от их равновесных значений, можно, пользуясь основным неравенством термодинамики (3.59) для нестатических процессов, получить общие (т. е. для любых систем) условия термодинамического равновесия и устойчивости. При этом, поскольку состояние термодинамических систем определяется не только механическими параметрами, но и специально термодинамическими (температура, энтропия и др.) и другими параметрами, вместо одного общего условия равновесия для механических систем (6.2) для термодинамических систем их будет несколько в зависимости от отношения системы к внешним телам (адиабатная система, изотермическая система и др.). [c.100]

В предыдущих главах исследовались исключительно состояния термодинамического равновесия различных термодинамических систем там, где шла речь о процессах, последние предполагались равновесными, т. е. сводились в конечном счете к последовательности состояний равновесия, проходимых рассматриваемой термодинамической системой. Такой подход является достаточным для многих важных задач, так как позволяет, во-первых, выявить общие связи, существующие между различными свойствами тел, и, во-вторых, выяснить особенности разных равновесных обратимых процессов изменения состояния тел, в частности, определить работу и теплоту процесса. [c.331]

Внутренняя энергия представляет собой полный запас энергии тела, характеризующий его внутреннее состояние. Она, естественно, является функцией только данного состояния термодинамической системы, т. е. в каждом своем состоянии она имеет только одно значение, ее изменение не зависит от пути процесса, а численная величина измеряется только начальными и конечными точками процесса. Поэтому для ее обозначения используется символ полного дифференциала, би или би в отличие от обозначения работы, где используется символ общей бесконечно малой величины 8. [c.18]

Термодинамическим равновесием принято называть такое состояние теплового, химического равновесия элементов тела или системы, которое может сохраняться без внешнего воздействия как угодно долго. Если хотя бы один из параметров системы меняется, то изменяется и состояние системы, или, как принято говорить, осуществляется термодинамический процесс, представляющий собой непрерывную последовательность равновесных состояний. [c.9]

В термодинамической системе (теле), при взаимодействии с окружающей средой (например, путем подвода теплоты), происходит изменение состояния, которое называют термодинамическим процессом. [c.37]

Последовательное изменение состояния тела, происходящее в результате энергетического взаимодействия рабочего тела с окружающей средой, называется термодинамическим процессом. В термодинамическом процессе обязательно изменяется хотя бы один параметр состояния. Если процесс протекает настолько медленно, что в системе в каждый момент времени успевает устанавливаться равновесное состояние, то он называется равновесным. Процесс является неравновесным, если он протекает с конечной скоростью и вызывает появление конечных разностей давлений, температур, плотности и т. д. [c.7]

Когда в рабочем теле или системе изменяется хотя бы один из основных параметров состояния, то говорят, что тело совершает термодинамический процесс. Термодинамический процесс, при котором рабочее тело или система проходит непрерывный ряд равновесных состояний, называется равновесным термодинамическим процессом. Очевидно, только равновесный термодинамический процесс можно изобразить графически в виде кривой в координатах двух термодинамических параметров состояния. [c.8]

По этой же причине необратимый адиабатный процесс не может быть изоэнтропийным, что наглядно изображено на рис. 1.33. В конце необратимого адиабатного расширения от Ti до Т2 рабочее тело характеризуется состоянием 2, а не 2, так как в результате этого процесса вследствие потерь на необратимость возрастает энтропия. Если теперь осуществить необратимый процесс адиабатного сжатия до первоначальной температуры, то и в этом случае по той же причине рабочее тело будет характеризоваться не точкой Г, а точкой 1", при этом работоспособность рабочего тела уменьшится, поскольку при температуре Т, давление уже будет р < pi. Таким образом, при протекании в термодинамической системе необратимого процесса неизменно возрастает энтропия и тем в большей степени, чем больше необратимость следовательно, изменение энтропии является мерой необратимости термодинамических процессов. [c.54]

Таким образом, вне термодинамического процесса понятия работы и теплоты не имеют смысла, состоянию рабочего тела или системы не соответствует какое-либо значение Ь или Q. Поэтому нельзя говорить, что рабочее тело содержит какое-то количество теплоты или работы. [c.21]

Под воздействием подвода или отвода энергии в форме теплоты или работы происходит изменение состояния рабочего тела (или термодинамической системы),т. е. происходит изменение значений термодинамических параметров. Изменение состояния системы (или рабочего тела), характеризуемое изменением термодинамических параметров, называют термодинамическим процессом. [c.12]

Из полученного уравнения следует, что без подвода теплоты dQ = 0) внешняя работа может совершаться только за счет внутренней энергии системы. Уравнение (1.39) показывает также, что подвод теплоты к термодинамической системе определяется термодинамическим процессом. Действительно, если изменение dU определяется только разностью конечного и начального состояний, то внешняя работа зависит от характера термодинамического процесса. В открытых системах подвод теплоты может привести к изменению внешней кинетической к.вн и внешней потенциальной п.вн энергии рабочего тела системы [c.16]

При совпадении прямого и обратного процессов термодинамической системы вернется в исходное состояние также и окружающая с] еда. Площади под прямым и обратным процессами одинаковые по размеру, но разные по алгебраическому знаку, поэтому положительная р бота процесса расширения 1-2 окажется равной отрицательной работе процесса сжатия 2-/, а количество теплоты, подведенное к рабочему телу в процессе 1-2 из окружающей среды (см. рис. 8, а), окажется равным количеству теплоты, отведенному в окружающую среду в обратном процессе 2.-1. Поскольку крайние точки обоих процессов одни и те же, то изменение внутренней энергии между ними одинаковое по размеру, но разное по знаку. Поэтому если в прямом процессе внутренняя энергия возрастала, то настолько же она уменьшится в обратном г]роцессе, и наоборот. [c.41]

В 7-4 отмечалось, что средства термодинамики недостаточны для описания необратимых изменений состояния, и решение подобных задач может быть получено лишь путем привлечения дополнительных величин, характеризующих проявления необратимости. Между тем система уравнений, необходимых и достаточных для определения параметров потока за прямым скачком уплотнения, не содержит каких-либо специфических величин, отражающих отклонения от обратимого протекания процесса, хотя состояние среды при ее прохождении через фронт скачка изменяется необратимо. Между этими положениями нет противоречия. Дополнительные величины требуется вводить в аппарат термодинамики для описания хода процесса, как совокупности последовательных состояний, проходимых термодинамическим телом. При расчете же скачка уплотнения ход явлений, развивающихся в пределах фронта, не рассматривается. Определению подлежат лишь конечные [c.239]

Наконец, в противоположность физическим процессам изменения состояния, в которых работа всегда представляет собой работу изменения объема рабочего тела (расширения или сжатия), химическая реакция может сопровождаться работой, не связанной с изменением объема реагирующей системы (например, работа тока в цепи гальванического или топливного элемента). Такая работа называется полезной работой химической реакции. В термодинамически обратимых процессах, где эта работа имеет наибольшее значение, она называется максимальной полезной работой или просто максимальной работой. В противоположность этому работа, связанная с изменением объема системы, происходящим вследствие изменения числа киломолей при реакции, называется минимальной работой. [c.261]

Последовательность изменения состояния рабочего тела в термодинамической системе называют термодинамическим процессом, основным признаком которого является изменение хотя бы одного из параметров состояния. [c.27]

МНОГИХ устойчивых состояний УСь УС2, УСз и т. д. (см. схему на рис. 5.1), которые могут реализоваться в результате взаимодействия с окружающими телами, в системе всегда устанавливается состояние y i после внезапной изоляции от окружающей среды системы, находящейся в данном неравновесном состоянии Аоь Кроме того, энергия является некоторой термодинамической характеристикой, а, по определению характеристики, с состоянием y i связано единственное значение энергии, которое мы обозначим El. Следовательно, неравновесное состояние Aoi и все промежуточные неравновесные состояния (показанные точками на рис. 5.1), проходимые системой после изоляции в процессе перехода к УС1, обладают одной общей чертой — в отсутствие взаимодействия с окружающими телами из всех этих состояний система в конечном итоге переходит в состояние УС1 с энергией Ei. Вспомним, что в адиабатических процессах энергия системы изменяется в результате ее взаимодействия с окружающими телами, а также отметим, что в рассмотренном здесь случае такие взаимодействия отсутствуют. Это дает нам возможность определить энергию системы в неравновесном состоянии, никоим образом не привлекая представлений о сохранении энергии [c.68]

В самом деле, мерой необратимости, а следовательно, и степенью термодинамического совершенства процесса изменения состояния адиабатически изолированной системы является, как мы знаем из гл. 3, приращение энтропии системы. Но всякая теплосиловая установка, рассматриваемая как совокупность рабочего тела и источников тепла, т. е. теплоотдатчика и теплоприемника (которым являет- [c.183]

Состояние рабочего тела или происходящий в нем процесс определяются только характером его взаимодействия с окружающей средой, т. е. с другими телами. В связи с этим вводится понятие термодинамической системы (в дальнейшем просто системы) как совокупности различных физических тел, имеющих возможность вступать в термические и механические взаимодействия, т. е. обмениваться энергией в форме теплоты или работы между собой и окружающими систему телами. [c.54]

Одним из важных вопросов теплотехники является подсчет тепла, подведенного к двигателю и отведенного от него. По степени использования тепла судят о работе двигателя и о его экономичности. Этот вопрос легко разрешается графическим изображением термодинамического процесса в системе координат, где по оси абсцисс откладывают значения энтропии, а по оси ординат — значения температуры. Так же, как и на ру-диаграмме, состояние тела в каждый момент времени на Гх-диа-грамме изображается точкой, процесс — линией. Тепло процесса на Т5-диаграмме определяется площадью под линией процесса. [c.47]

К числу параметров термодинамического состояния в зависимости от необходимости учета различных процессов, протекающих в термодинамической системе, относят, например, плотность, абсолютную температуру, тензор деформации, а также параметры, учитывающие внутреннюю структуру рассматриваемого тела, которые носят название внутренних параметров состояния системы. [c.64]

В том случае, когда характерное время изменения внешней нагрузки играет существенную роль, при разработке математических моделей в механике сплошной среды необходимо учитывать скоростные эффекты как при описании деформации, так и при описании процесса распространения теплоты. Поскольку при любом внешнем воздействии изменяется внутренняя энергия тела, для реальных материалов этот процесс обусловлен изменением структуры — происходит переход от одного термодинамического состояния к другому. Если характерное время изменения внешней нагрузки близко ко времени перехода термодинамической системы в новое состояние, то учет изменений структуры на микроуровне необходим. [c.78]

Пусть закрытая, но неизолированная термодинамическая система (т. е. система, которая может обмениваться с внешними телами энергией, но не массой) в ходе процесса переводится в другое, достаточно близкое равновесное состояние. Тогда эта система может получить какое-то малое количество тепла 5Q и за счет этого приобретает возможность [c.262]

Если математическое выражение принципа существования энтропии известно лишь для условий обратимого изменения состояния контрольного тела II), то в последующих построениях должно быть принято, что контрольное тело II) совершает обратимые процессы, но при этом исследуемое тело (/) совершает любые равновесные процессы — обратимые или необратимые, заданные любым контуром или точками Л, В, С и др. (рис. 19). Таким путем достигается обобщение любого частного выражения принципа существования энтропии (простейшие термодинамические системы, обратимые процессы) до уровня второго начала термостатики, как общего математического выражения принципа существования абсолютной температуры и энтропии для любых равновесных систем в условиях любых термодинамических процессов — обратимых и необратимых. [c.58]

Термодинамические процессы, в которых не происходят изменения агрегатного состояния рабочего тела или его природы в результате протекания химической реакции, можно назвать простыми процессами, а конечное равновесное состояние, к которому приходит термодинамическая система, в этом случае является статическим со стоянием равновесия. [c.85]

Так, для того чтобы передать теплоту от тела с более высокой температурой Т к телу с более низкой температурой Гг обратимым путем, необходимо иметь в качестве посредника между телами термомеханическую систему (газообразное вещество), которая должна изменять свое состояние по прямому циклу Карно (совершать цикл Карно). Тогда, как это следует из анализа термодинамических циклов, термодинамическая система будет получать от тела с температурой Ту теплоту в изотермном обратимом процессе и отдавать телу с температурой Гг теплоту г тоже в изотермном обратимом процессе. [c.118]

Процесс охлаждения будет рассматриваться как процесс понижения температуры данного тела или термодинамической системы. Он не зависит от того, отдает ли при этом тепло охлаждаемое тело. Если тело или система отдают тепло изотермически (например, при изменении агрегатного состояния), то применять к такому процессу термин охлаждение мы не будем. [c.16]

В термодинамике для исследования равновесных процессов широко используют р, у-диаграмму, в которой осью абсцисс служит удельный объем, а осью ординат — давление. Поскольку состояние термодинамической системы определяется двумя параметрами, то на р, у-ди-аграмме оно изображается точкой. На рис. 2.2 точка I соответствует начальному состоянию системы, точка 2 — конечному, а линия 12 — процессу расширения рабочего тела от v до v . [c.13]

Из определения понятий теп юты и работы (см. 5) следует, что две рассматриваемые в термодинамике формы передачи энергии не являются равноценными в то время как работа W може непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии, теплота Q непосредственно, без предварительного превращения в работу, приводит лишь к увеличению внутренней энергии системы. Эта неравноценность теплоты и работы не имела бы значения, если бы можно было без каких-либо трудностей превратить теплоту в работу. Однако, как показывает опыт, в то время как при превращении работы в теплоту явление может ограничиться изменением термодинамического состояния одного лишь теплополучающего тела (например, при нагревании посредством трения или при электронагреве), при преобразовании теплоты в работу наряду с охлаждением теплоотдающего тела происходит изменение термодинамического состояния других тел, участвующих в этом процессе или рабочего тела при незамкнутом процессе, или других тел в замкнутом круговом процессе, когда этим телам рабочее тело непременно отдает часть полученной им от нагревателя теплоты. В качестве таких других тел в тепловых машинах обычно служат холодильники. [c.50]

Система, изолированная от окружающей среды таким о(5разом, что не может обмениваться с ней веществом, называется закрытой, обменивающаяся веществом — открытой. Процессы превращения теплоты в работу и процессы превращения работы в теплоту, реализуемые в тепловых машинах, осуществляются термодинамической системой так называемым рабочим телом, которое изменяет в этих процессах свое физическое состояние. [c.11]

Последовательность изменений состояния системы составляет термодинамический процесс. Любой процесс изменения состояния системы представляет собой отклонение от состояния равновесия. Нарушение равновео(ия приводит к возникновению внутри системы процессов, противодействующих отклонению от состояния равновесия. Внутренними процессами, компенсирующими нарушение равновесия и восстанавливающими его, являются элементарные процессы обмена энергией, импульсом, веществом и т. п. при столкновении составляющих тело элементарных частиц. [c.19]

При макрофизическом подходе к явлениям природы мы встречаемся со специфическими свойствами теплоты. Повседневный опыт дает основание утверждать, что невозможно возвращение какой-либо термодинамической системы (или рабочего тела) в первоначальное состояние без каких-либо изменений в окружающей ее среде. Первый закон термодинамики, утверждая взаимопревращаемость теплоты и работы, не ставит каких-либо ограничений в осуществлении этого процесса. Между тем повседневный опыт учит нас, что если превращение работы в теплоту не связано с какими-либо ограничениями, то обратный процесс - превращение теплоты в работу - требует для своего осуществления определенных условий. Первому закону термодинамики не противоречит существование вечного двигателя второго рода, т. е. такой машины, в которой внутренняя энергия, переданная рабочему телу в форме теплоты, полностью превращалась бы в работу. Такой двигатель позволил бы практически неограниченное количество внутренней энергии окружающей нас атмосферы, водных бассейнов и земной коры превратить в работу. Однако создание такого двигателя невозможно не только практически, но и теоретически. Эти особенности теплоты, не противоречащие первому закону термодинамики, должны быть постулированы отдельно. Широкое обобщение особенностей menjwmbi как формы передачи внутренней энергии от одного объекта к другому, обнаруживаемых при макрофизическом подходе к явлениям природы, и составляет содержание второго закона термодинамики. [c.52]

МИКИ, отражающих те или иные особенности таких процессов. Однако его физическая сущность наиболее отчетливо раскрывается в формулировке, данной Больцманом. Он подчеркнул свойство природы стремит ,-ся от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным. Известно, что наиболее вероятным состоянием термодинамической системы является ее термодинамическое равновесие. Если теи.лоизолироваи-ную термодинамическую систему вывести из состояния термодинамического равновесия путем создания разности, например, температур между различными телами системы, то за счет самопроизвольных естественных процессов теплообмена эта система придет к состоянию термодинамического равновесия, при котором все тела системы будут иметь одинаковую температуру. На этом же очевидном ( )акте основывается формулировка второго закона тсрмодииамикк, предложенная Клаузиусом (1850) теплота сама С060Г1 переходит лить от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном паправлении. [c.39]

К числу параметров термодинамического состояния в зависимости от необходимости учета различных процессов, протекающих в термодинамической системе, относят плотность, температуру, тензор деформаций и другие аргументы, а также параметры, учитывающие внутреннюю структуру рассматриваемого тела. В зависимости от внутренней структуры материала тела - кристаллической, аморфной, высокомолекулярной и т.п. - внешние воздействия вызывают соответствующие структурные изменения. На макроуровне эти изменения описываются конечным, хотя и, в общем случае, достаточно большим количеством скалярных, векторных и тензорных величин, называемых внутренними параметрами состояния системы. Характер этих параметров, как и их изменение, вследствие протекающих в теле термомеханических процессов, определяется макроструктурным анализом их микромеханизма [47]. [c.181]

Поэтому каждое из состояний тела в процессе равновесного изменения состояния его может быть изображено в термодинамическом пространстве в виде точки с координатами, равными в прямоугольной системе координат значениям давления, объема и темпе-1 ТОгаГ [c.17]

В самом деле, мерой необратимости, а следовательно, и степенью термодинамического совершенства процесса изменения состояния адиабатически изолированной системы является, как мы знаем из гл. 3 и 4, приращение энтропии системы. Но всякая теплосиловая установка, рассматриваемая как совокупность рабочего тела и источников тепла, т. е. теплоотдатчика и теплоприемника, которым является всегда ркру-жающая среда, есть адиабатически изолированная система. Поэтому мерой термодинамического совершенства каждого из происходящих в теплосиловой установке действительных процессов должно являться приращение энтропии 8 всей системы или пропорциональная ей величина. Такой величиной является как раз потеря работоспособности [c.240]

Политропический процесс, или процесс, протекающий при переменных объеме, давлении, температуре и теплообмене, отражает часто встречающиеся на практике сложные случаи одновременного изменения не только всех основных параметров рабочего тела, но и происходящих превращений энергии этого тела как в форме работы, так и в форме тепла, причем с различным направлением этих -превращений и с различной степенью их интенсивности. Поэтому процесс и носит название, происходящее от греческих слов поли — много, тропос — путь, направление, т. е. процесс со многими путями изменения состояния термодинамической системы. [c.48]

РАБОТА (в термодинамике) — энергия, передаваемая термодинамич. системой окружающим телам при изменении ее внешних параметров, напр, положения в пространстве, объема, электрич. поля и т. д. Величина производимой Р. зависит от того, находится тело в состоянии равновесия термодинамического (см. также Обратимый процесс) или нет, и будет наибольшей в 1-м случае (принцип макс. Р.). Выражение для бескоиечно малой Р. имеет вид дифференциальной формы bW = yXjrfxj, где Х — внешние параметры системы, а Zj — соответствующие им обобщенные силы. В общем случае Р., совершаемая системой при переходе из состояния 1-го во 2-е, определяемых параметрами ж и темп-рой Т или энтропией S, AW = y Xjdxj, зависит не только от [c.260]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...