Макроскопические параметры и макроскопические состояния

Макроскопические параметры и макроскопические состояния [c.9]

Давление p, так же как и температура, является основной термодинамической величиной, или параметром, определяющим макроскопическое состояние тела. [c.9]

В физике плазмы рентгеновская спектроскопия применяется для диагностики источников двух типов с большим размером плазменного объема 0,1—1,0 м (например, токамаков) и источников малого размера 0,1—1,0 мм (лазерной плазмы, плазменного фокуса, вакуумной искры). Температура этих источников одного порядка — от единиц до нескольких десятков миллионов градусов, и основная часть линейчатого и непрерывного излучения приходится на мягкий рентгеновский диапазон от нескольких сотен электронвольт до нескольких килоэлектронвольт. В термоядерных установках проводятся исследования Н, Не, Ы, Ве — подобных ионов легких (О, С, Н) и тяжелых (Т1, N1, Ре) элементов, по которым определяются электронная и ионная температуры, ионный состав и состояние равновесия, а также исследуются макроскопические процессы и кинетика плазмы. Исследуемые линии принадлежат ионам примесей, поступающих в плазменный объем из стенок или остаточного газа, поэтому их интенсивность по сравнению с континуумом относительно невелика. Для разделения линий ионов различных элементов и кратностей необходимо разрешение порядка (1 — 3). 10 в отдельных, относительно узких, участках спектра. По изменению интенсивностей линий ионов различных кратностей можно судить об изменениях температуры, плотности и ионного состава плазмы по объему. Для таких измерений спектральная аппаратура должна иметь пространственное разрешение порядка 1 см для токамаков и 1 мкм для лазерной плазмы. Горячая плазма существует непродолжительное время (характерное время изменения параметров плазмы токамаков порядка 1 мс, лазерной плазмы — 10 нс), поэтому приборы должны обладать достаточно большой апертурой и многоканальной системой детектирования. Поскольку большинство координатно-чувствительных детекторов высокого разрешения имеют плоскую чувствительную поверхность, фокальная поверхность спектрометра тоже должна быть плоской, и угол падения излучения к ней должен по возможности быть небольшим. [c.286]

Давление. Давление, так же как температура и объем, является основным термодинамическим параметром, определяющим макроскопическое состояние тела. [c.10]

Равновесные состояния сред, называемых простыми, определяются двумя независимыми параметрами, например плотностью и температурой при этом внутренняя энергия и другие величины являются функциями этих параметров, т. е. являются, как говорят, функциями состояния. Однако в механике сплошных сред наряду с равновесными состояниями изучаются и неравновесные состояния, для которых, вообще говоря, нельзя ввести понятия температуры в указанном выше смысле. Тем не менее применение законов термодинамики в механике сплошных сред будет оправдано, если ограничиться сравнительно медленными процессами, для которых в каждый момент времени любую частицу среды, являющуюся достаточно малой, но макроскопической системой, можно считать находящейся в своем равновесном состоянии, а состояния соседних частиц можно считать достаточно близкими друг к другу. Такие состояния называются локально равновесными. [c.477]

Итак, предполагается, что между параметрами, описывающими макроскопическое состояние жидкой частицы и ее подсистем, существует связь, справедливая для состояния полного термодинамического равновесия каждой подсистемы. Это означает, что все взаимодействия между подсистемами и с внешней средой протекают гораздо медленнее, чем процесс установления [c.22]

В соответствии с идеологией нулевого начала термодинамики мы будем полагать, что задание всех параметров состояния равновесной термодинамической системы полностью фиксирует ее макроскопическое состояние. Это в несколько категоричной форме сделанное заявление — не новая аксиома, а само собой разумеющийся вывод если при одних и тех же значениях выбранных по каким-либо соображениям термодинамических параметров системы (или состояния одной и той же системы) с макроскопической точки зрения чем-то отличаются друг от друга, то это просто означает, что используемый набор параметров является неполным и в него надо добавить как раз те величины, которые фиксируют макроскопически обнаруживаемое отличие этих систем (этих состояний системы). При этом совершенно не исключается возможность, когда по отношению к некоторым параметрам состояния термодинамические характеристики системы, так сказать, вырождены , т. е. характеризуются одними и теми же величинами вне зависимости от значений этих параметров (например, вне зависимости от пространственного расположения самой системы в случае отсутствия внешних полей, от ее поворотов в случае отсутствия выделенных этими полями направлений и т. д.). [c.39]

Пусть термодинамическая система представляет собой газ. Для определения ее состояния необходимо указать всего два макроскопических параметра, например давление и температуру. Но можно это состояние задать и по-другому, указав, например, положение и скорость каждой из частиц, входящей в систему. Таким образом, в первом случае мы задаем макросостояние системы, во втором — ее микросостояние. [c.28]

Следовательно, при меньшей скорости деформирования критическое состояние материала будет достигнуто быстрее и значения макроскопических параметров разрушения Nf или ef) уменьшатся (рис. 3.2, кривая 2). При внутризеренном накоплении повреждений роль диффузионных механизмов незначи- [c.154]

Таким образом, чтобы задать макроскопическое состояние, нужно зафиксировать значения относящихся к системе макроскопических параметров. Существенно, что при этом нет нужды заботиться о задании всех мыслимых макроскопических величин. Оказывается, достаточно зафиксировать только часть из них, сколько именно — зависит от того, что за состояние мы хотим задать. А остальные тогда сами примут значения, характерные для этого состояния. Если мы зададим, например, объем, число частиц и температуру газа, все остальные его характеристики давление, внутренняя энергия, теплоемкость и т.д. рано или поздно примут вполне определенные значения. [c.10]

И те же три параметра —объем, внутренняя энергия и число частиц определяют набор возможных микросостояний многих других макроскопических объектов. Опираясь на этот факт, можно уже доказать больцмановский тезис о том, что однородному макроскопическому состоянию соответствует максимальное число микросостояний [c.18]

Небольших—потому что при больших отклонениях от среднего мы будем иметь дело, в сущности, уже с микросостояниями, реализующими какие-то неоднородные и, стало быть, неравновесные макроскопические состояния. Этих последних у системы с заданными значениями V, М, Е может быть, в свою очередь, сколько угодно, и по отношению к каждому из них возникает тот же вопрос до каких отклонений от среднего величину локального параметра следует считать еще относящейся к данному макроскопическому состоянию [c.51]

Таким образом, во всех рассмотренных случаях температура определяется средней энергией теплового движения, приходящейся на одну частицу. Но чаще температура выступает как один из макроскопических параметров, задаваемых извне. Поэтому можно сказать наоборот, что она определяет среднюю энергию теплового движения частиц. В этой связи температуру можно использовать вместо внутренней энергии в качестве одного из макроскопических параметров, описывающих равновесное состояние тел. В частности, энтропию можно выразить через температуру, число частиц и объем. [c.76]

Вместо объема здесь возникает другой макроскопических параметр — разница между энергиями двух состояний, А. Его величина определяется внеш- ним магнитным полем, и задание этого поля, таким образом, аналогично заданию объема обычных тел. [c.92]

Бесконечно малые величины макроскопических параметров, описывающих состояние системы, таких, как I/, 5, V и т.д., обладают некоторыми свойствами, которыми не обладают бесконечно малые количества тепла и работы. Поэтому их часто обозначают разными значками, скажем, и, но ЗА. Однако мы нигде не будем пользоваться этими дополнительными свойствами, как говорят, полных дифференциалов <Ш, 45, 4У и т.д. Поэтому применение одинакового символа 4 для обозначения бесконечно малых величин различного типа не приведет к каким-либо недоразумениям. [c.102]

Мы видели, что равновесное состояние однородных тел определяется заданием трех макроскопических параметров. Например, числом частиц, объемом и внутренней энергией, или числом частиц, объемом и температурой, или какой-нибудь другой их тройкой из-за наличия функциональных связей между различными макроскопическими величинами одни из них можно выражать через другие. Если же ограничиться рассмотрением систем с постоянным числом частиц, то их равновесные состояния будут вполне определяться только парой макроскопических параметров. Поэтому для таких систем равновесные состояния удобно изображать точками плоскости, откладывая по декартовым осям значения соответствующих величин. При этом квазистатические процессы будут изображаться линиями, представляющими геометрическое место точек, через которые проходит система. [c.104]

Из повседневного опыта каждый знает, что бывают тела горячие и холодные. При контакте двух тел, из которых одно мы воспринимаем как горячее, а другое — как холодное, происходят изменения физических параметров как первого, так и второго тела. Например, твердые и жидкие тела обычно при нагревании расширяются. Через некоторое время после установления контакта между телами изменения макроскопических параметров тел прекращаются. Такое состояние тел называется тепловым равновесием. Физический параметр, одинаковый во всех частях системы тел, находящихся в состоянии теплового равновесия, называется температурой тела. Если при контакте двух тел никакие их физические параметры, например объем, давление, не изменяются, то между телами нет теплопередачи и температура тел одинакова. [c.76]

На этапе произошло значительное число столкновений, в малых объемах молекулярной системы установилось локальное равновесие и для описания ее состояния не требуется даже знания одночастичной функции состояния х, t), а достаточно знать только такие локальные макроскопические параметры, как пространственная плотность числа частиц п(х, t), макроскопическая скорость газа и(х, и локальная температура Т(х, I), которые являются различного рода моментами функции х, t) по скоростям. Этот этап эволюции неравновесной системы называется гидродинамическим. Исследование свойств системы на этом этапе составляет содержание неравновесной термодинамики. [c.101]

Совокупность независимых макроскопических параметров определяет состояние системы, т. е. форму ее бытия. Величины, не зависящие от предыстории системы и полностью определяемые ее состоянием в данный момент (т. е. совокупностью независимых параметров), называются функциями состояния. [c.15]

Рассмотрим вначале для простоты классическую молекулярную модель тела в виде системы материальных точек, движущихся по законам классической механики . Состояние движения каждой молекулы задается в этом случае координатами и проекциями ее импульса, а механическое состояние (микросостояние) системы частиц определяется значениями их координат и импульсов. Совокупное же движение (тепловое движение) системы частиц характеризуется макроскопическими параметрами, которые хотя и зависят от координат и импульсов частиц, но однозначно их не определяют (так как число макроскопических параметров но много раз меньше числа частиц). Это означает, что механические параметры (координаты и импульсы частиц) не характери- [c.183]

Уравнение состояния. Равновесное состояние термодинамической системы, а следовательно, и макроскопические свойства системы в состоянии равновесия вполне определяются ее внешними параметрами и температурой. [c.12]

Из сказанного следует, что при одних и тех же внешних условиях система может находиться во множестве различных состояний, т. е. возможны отклонения значений параметров от их равновесных значений, называемые флуктуациями. Флуктуации представляют собой самопроизвольные, происходящие в результате теплового движения частиц отклонения значений макроскопических параметров системы от их средних (наиболее вероятных) величин и являются следствием статистической природы этих величин. В частности, в изолированной системе флуктуации сопровождаются уменьшением энтропии системы и, следовательно, противоречат второму закону термодинамики в его макроскопической трактовке. Тем самым флуктуации определяют границу применимости второго закона термодинамики. [c.148]

Макроскопическое описание состояния системы, как следует из сказанного в 7.1, значительно менее детально, чем микроскопическое описание, и использует меньшее число переменных. Выбор макроскопических параметров, описывающих состояние системы, зависит от конкретной задачи. [c.150]

Пусть у — параметр, характеризующий макроскопическое, вообще говоря, неравновесное состояние изолированной системы. В более общем случае, рассмотренном далее, для макроскопического описания состояния системы необходимо ввести набор параметров tji). В качестве yi могут фигурировать параметры, характеризующие распределение плотности, температуры, концентрации в системе и т. д. [c.150]

Макроскопическое состояние системы будем фиксировать с точностью до величины Ау=Ау. Определим вероятность того, что параметр у изолированной системы имеет значение от у до у + + Ау. Через ДГ(г/), ДО (г/) обозначим соответственно объем и нормированный объем, части энергетического слоя, соответствующий микросостояниям, При которых значение параметра у попадает в заданный интервал. [c.150]

Некоторому макроскопическому состоянию, соответствующему значению у = у, отвечает наибольший фазовый объем, и это состояние является наиболее вероятным. Из опыта известно, что в изолированной системе в состоянии равновесия макроскопические параметры имеют практически постоянные значения. Это означает, что максимум функции f=f(y) при для макроскопической системы является очень резким и состоянию системы, определяемому интервалом у, y +д y, соответствует практически весь объем энергетического слоя [c.151]

В системах малого числа частиц изучают все имеющиеся степени свободы. В системах очень большого числа частиц проводят статистическое усреднение и изучают агрегатное состояние вещества, описывая его небольшим числом макроскопических параметров, таких как давление, температура, плотность и т. д. К сожалению, атомные ядра занимают в этом отношении промежуточное положение. В ядре частиц слишком много, чтобы изучать все без исключения степени свободы, но все же не настолько много, чтобы оправданно трактовать ядро как сплошную среду. Действительно, для применимости понятия сплошной среды необходимо, чтобы очень большое по сравнению с единицей число частиц содержалось не только во всей рассматриваемой физической системе, но и в очень малой ее части, которую можно было бы принять за бесконечно малый элемент объема. В ядре это требование явно не выполняется. Несмотря на это, в применении к ядру часто используются такие заимствованные из физики сплошных сред понятия, как поверхность, температура, свободный пробег и даже агрегатное состояние. Очевидно, что при использовании этих понятий необходимо соблюдать большую осторожность и помнить, что они обычно имеют крайне ограниченный смысл. Так, например, в понятии поверхности жидкости или твердого тела подразумевается, что число частиц, принадлежащих поверхности, ничтожно по сравнению с общим числом частиц. В ядре же, даже в тяжелом, на поверхности находится примерно половина нуклонов. [c.81]

К" термодинамическим параметрам относятся физические величины, характеризующие макроскопическое состояние тел термодинамическое давление, термодинамическая (абсолютная) температура и удельный объем. [c.6]

Проблемой исследования свойств макроскопических систем, находящихся в состоянии равновесия, на основании известных свойств образующих такие системы частиц занимается статистическая физика. Основная задача заключается в том, чтобы описать поведение системы, содержащей весьма большое число частиц (например, 1 кг или 1 кмоль реального газа), по свойствам и законам движения отдельных молекул, которые считаются заданными. Поведение макроскопических систем определяется закономерностями особого рода — статистическими закономерностями. Общие равновесные свойства системы (например, термодинамические параметры, характеризующие ее состояние) сравнительно мало зависят от конкретных свойств частиц и законов их взаимодействия. Это обстоятельство позволяет установить общие законы поведения систем и, в частности, законы теплового поведения макроскопических тел в состоянии равновесия например, методами статистической физики можно теоретическим путем получить уравнение состояния (разумеется, в ограниченном числе случаев). Следует отметить, что последовательное применение статистических методов нельзя осуществить на основе классической механики движения частиц. Даже для описания движения сравнительно тяжелых частиц (молекул) в объеме макроскопической системы, когда, казалось бы, справедливы положения ньютоновской механики, приходится использовать теорию движения микрочастиц— квантовую механику. Таким образом, получение уравнения состояния реальных газов теоретическим путем в принципе возможно, но для большинства практически важных случаев связано с непреодолимыми трудностями. Однако теория позволяет обосновать общий вид уравнения состояния. [c.100]

Применение первого закона термодинамики для потока имеет свою специфику. Состояние движущейся среды, в которой происходит перенос теплоты и совершается работа различных сил, в целом не является равновесным. Поэтому термодинамический анализ основывается на понятии локального термодинамического равновесия в качестве равновесных термодинамических систем рассматриваются макроскопические элементы среды — макрочастицы. Объем макрочастицы можно считать бесконечно малым по отношению к объему среды, но в то же время макрочастица содержит достаточное количество молекул (или других микрочастиц), чтобы характеризоваться определенными значениями термодинамических параметров, р, V, Т. [c.163]

Макроскопические величины, характеризующие состояние системы в целом, называются термодинамическими параметрами. Само термодинамическое состояние системы полностью характеризуется совокупностью ограниченного числа термодинамических параметров. Параметры, выбранные в качестве определяющих состояние системы, называют независимыми все другие термодинамические параметры или свойства системы могут быть выражены через эти независимые переменные и являются в указанном смысле зависимыми переменными. [c.10]

Важное значение имеет утверждение термодинамики о том, что равновесное состояние термодинамической системы, а следовательно, и значения макроскопических свойств системы в состоянии равновесия вполне определяются ее внешними параметрами и температурой. [c.14]

Согласно теоретическим представлениям Бриджмена—Новикова—Зее-гера [170—172], ПД твердых тел является термодинамически неравновесным процессом. Она характеризуется конечным набором измеряемых макроскопических параметров и "историей" нагружения и может рассматриваться как диссипативное состояние. Это обстоятельство отмечается в работе [54] при рассмотрении явления сверхпластичности металлов. С точки зрения термодинамики, ПД является сугубо необратимым процессом [172, 173]. Последнее утверждение обосновывается в [171] при рассмотрении отношения энергии запасенной в процессе ПД, к механической работе W, затраченной на деформацию образца. Для ГЦК-кристаллов, продеформированных до начала II стадии упрочнения, указанное отношение составляет величину 0,07 0,01, не зависящую от кристаллографической ориентации оси растяжения [171]. Так как основной вклад в [c.101]

О, О " и т. д. за врел1я макроскопического изменения перемешаются по области приблизительно равномерно (точное определение этого дополнительного свойства размешивающихся систем см. в гл. V), Тогда естественно предположить, что если некоторое состояние 0 происходит из состояния 0 с некоторой вероятностью такое я е как по порядку величины время 2 (это значит, что доля точек О , попадающая в равна т. е. равна, по определению, вероятности перехода), то доля точек каждого из множеств 0 0[[ и т. д. (т. е. множеств, образованных теми частями 0 , которые за время произошли из 0 0 О " и т. д.), попавшая за время в Отакже приблизительно равна Pi,2 При этом условии, как легко видеть, схема цепей Маркова делается приблизительно применимой. Следует лишь отметить, что макроскопические области, соответствующие различным значениям макроскопических параметров, никак не могут считаться приблизительно равными по величине, а возрастают по мере приближения к равновесию в огромное число раз. Поэтому (как видно из соображений обратимости уравнений механики и инвариантности значений макроскопических параметров по отношению к обращению микроскопических скоростей) даже приблизительно нельзя говорить о соблюдении условия симметрии вероятностей переходов [c.112]

Не говоря уже о реально непреодолимых трудностях определения функции F(t) в общем случае и трудностях расчета самого интеграла (в век ЭВМ игры с ними допускают рассмотрение механических систем порядка сотни объектов, но это — частные задачи, и сколько бы ни были интересны получаемые с их помощью результаты, они не решают проблемы в принципе, а лишь иллюстрируют их), возникают вопросы, связанные с тем, каким образом появляются специфические зависимости величины F от макроскопических параметров, специфических для термодинамического рассмотрения, таких, как, например, температура или химический потенциал, как исчезает зависимостьот начальных условий механической задачи, от фаничных условий для всей системы, от времени при стремлении системы к равновесному состоянию и т.д. [c.18]

С рецептурной точки зрения все выглядит достаточно просто структура смешанного состояния равновесной системы определяется простой экспонентой = ехр -Е /в /2, а связь с макроскопической термодинамикой — просто формулой = -в 1п г, так что читатель с прагматическим строем мышления, которого интересуют не исходные моменты теории, а лишь практические результаты, получа-емь)е с ее помощью, может из всей этой главы усвоить лишь две формулы. Однако не Простота этих формул должна поражать всякого, кто задумывается над смыслом статистической теории (в физике достаточно много формул, связывающих какие-либо три величины), а то, что, во-первых, структура такого смешанного состояния устанавливается в системе самопроизвольно и, во-вторых, в процессе достижения этого состояния число параметров, характеризующих микроскопическое состояние, сокращается от величины порядка числа степеней свободы системы N тел до одного температуры в (параметры V, а, N в счет не идут, они обшие и в равновесном, и в не завновесном случаях, и при механическом, и при статистическом описании равновесного состояния системы). Этот впечатляющий по своим масштабам спонтанный процесс потери статистической системой информации о деталях своего микроскопического состояния (фиксированного, например, как начальное с точностью, удовлетворяющей требованиям механики) в рамках равновесной теории объяснен быть не может (мы уже и так отклонились от своего жанра, этим вопросам посвящен третий том пособия), и когда мы говорим, что смешанное состояние иип 0, V, М) приготовляется термостатом , то принимаем готовый результат уже как заданный. [c.76]

Заметим, что влияние предыстории процесса сказываетбя не только на силе межфазного взаимодействия /, но и на других макроскопических величинах q, h, d, Oj,. . . ). Как и для /, это влияние связано с недостаточностью мгновенных значений таких параметров, как Vi, (Oj,. . ., для онпсания дисперсных смесей в нестационарных процессах. Помимо (3.7.16), одним из возможных путей преодоления указанной проблемы является введение дополнительных (помимо уже рассмотренных) параметров и уравнений (в том числе и дифференциальных), характеризующих состояние фаз в некоторых характерных зонах около дисперсных частиц (в частности, на межфазной поверхности и в областях, прилегающих к ней). Ниже, в гл. 4, это будет показано на примере нестационарного мен<фазного теплообмена. [c.180]

Поэтому, требуя, чтобы статвес был мультипликативным, мь1 продолжаем считать подсистемы независимыми и при наличии флуктуаций. Но это значит, что мы исключаем из рассмотрения сл Щаи, когда флуктуации велики. Тем самым мы фактически ограничиваем их допустимую величину и фиксируем тот их уровень, при кагором значения локальных макроскопических параметров еще можно относить к данному макроскопическому состоянию. [c.52]

Статвес является важнейшим макроскопическим параметром, в каком-то смысле—единственным в своем роде. Невозможно понять тепловые свойства, невозможно описать тепловые явления, пользуясь только чисто механическими величинами типа энергии, объема, числа частиц или давления. Потому что все эти, прекрасные сами по себе, величины не ощущают самого главного различия между равновесными и неравновесными состояниями. Объем, энергия, число частиц и т.д. могут оставаться неизменными, а состояние системы будет, тем не менее, меняться, если вначале оно не было равновесным. Меняться в направлении роста статвеса. [c.53]

Гигроскопичность диэлектриков зависит от их структуры и состава. Неполярные органические диэлектрики, например парафин, полиэтилен, полипропилен, обладают очень малой гигроскопичностью, почти не поглощают влаги из возду а и даже при длительном пребывании во влажной среде сохраняют хорошие диэлектрические свойства. Полярные диэлектрики обладают обычно большей гигроскопичностью, причем закрепление полярных молекул воды около полярных групп молекул диэлектрика замедляет поглощение влаги и равновесное состояние (предельное влагопоглоще-ние) наступает в них за большее время, чем у неполярных. Некоторые вещества, поглощая влагу, образуют с ней твердый коллоидный раствор — набухают. У таких диэлектриков (например, целлюлозные материалы) влагопоглощение может быть очень большим и вызывать сильное ухудшение электрических параметров. Наличие в диэлектриках водорастворимых составных частей и солей повышает их гигроскопичность. Многие неорганические диэлектрики, обладающие плотной структурой, например стекло, непористая керамика, практически не обнаруживают объемного поглощения воды. Проникновение влаги в диэлектрик может происходить через имеющиеся в нем поры. По своему характеру пористость может быть открытой в виде каверн на поверхности закрытой — в виде внутренних воздушных пустот, не сообщающихся с окружающей средой сквозной — в виде каналов, пронизывающих диэлектрик насквозь. Наибольшее влияние на электрические параметры оказывает влага, попадающая в сквозные поры. Конденсируясь на их стенках, вода образует сплошные пленки повышенной проводимости. Имеют значение и размеры пор, которые могут быть разными от макроскопических до суб-микроскопических размером (5—10)-10 см. [c.110]

Следует различать макроскопическое и микроскопическое состояния термодинамической системы. Макросостояние системы определяется термодинамическими параметрами системы давлением, температурой, удельным объемом. Микросостояпие системы определяется совокупностью параметров, определяющих состояние каждой молекулы системы скоростью, положением в пространстве и т. д. [c.60]

Макроскопическое состояние системы, или макросостояние, определяется термодинамическими параметрами системы давлением, температурой, удельным объемом, внутренней энергией и т. д. Так как для определения всех параметров системы, состоящей из чистого вещества, в принципе достаточно знать любые два из них, то макросостояние системы полностью определяется любыми двумя термодинамическими параметрами, например V ж и. Следовательно, говоря выше отермодипамическом состоянии системы или просто о состоянии системы, мы имели в виду как раз макросостояние. [c.94]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...