Термодинамическая система и параметры ее состояния

Термодинамическая система и параметры ее состояния [c.7]

Как было отмечено выше, внутренняя энергия термодинамической системы определяется параметрами ее состояния. Поэтому в начале и конце цикла ее внутренняя энергия одинакова, т. е. за цикл приращение внутренней энергии At/= 0. Тогда на основании первого закона термодинамики (8.7) запишем [c.101]

В результате взаимодействия термодинамической системы и окружающей среды состояние системы будет изменяться. Применительно к термодинамической системе, представляющей собой газообразное тело, которое в этом случае называется рабочим телом, изменение состояния системы будет в общем случае проявляться в изменении ее температуры, удельного объема и давления. Эти характерные для данной системы (рабочего тела) величины называют основными параметрами ее состояния. Таким образом, результатом взаимодействия рабочего х ла и окружающей среды будет также и изменение параметров состояния рабочего тела, и, следовательно, судить о том, взаимодействует термо динамическая система с окружающей средой или нет, можно по тому, изменяются ли параметры состояния системы или нет. Следует иметь в виду, что в теплотехнике в качестве рабочих тел очень широко применяются газы вследствие присущей им упругости и способности в огромных пределах изменять свой объем. Такими газами, например, в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах являются продукты сгорания жидкого и газообразного топлива, а в паровых турбинах — водяной пар. [c.17]

Характеристическая функция — функция состояния термодинамической системы соответствующих параметров, характеризующаяся тем, что посредством этой функции и производных ее по этим параметрам могут быть выражены в явном виде все термодинамические свойства системы. [c.97]

Запас внутренней энергии зависит только от состояния термодинамической системы (газа). Изменение ее полностью определяется начальным и конечным состояниями, но не зависит от характера процесса изменения, поэтому внутреннюю энергию можно рассматривать как один из параметров состояния газа, наряду с давлением, плотностью и температурой. Изменение внутренней энергии выражают через количество работы и теплоты, которыми термодинамическая система обменивается с окружающей средой. Этот обмен подчиняется первому началу термодинамики, согласно которому изменение энергии термодинамической системы равно сумме подведенной к системе теплоты и работы, выполненной над ней окружающей средой. [c.408]

Значения, которые характеризуют свойства термодинамической системы, принято называть параметрами системы. Каждое состояние термодинамической системы обычно характеризуется несколькими параметрами, которые принято называть функциями состояния. Если состояние термодинамической системы и ее параметры не изменяются во времени, то говорят, что система находится в термодинамическом равновесии, если нет, то система находится в неравновесном состоянии. [c.7]

В том случае, когда состояние термодинамической системы не меняется с течением времени, т. е. свойства системы, а следовательно, и термодинамические параметры ее, сравниваемые в два различных момента времени, одинаковы, предполагают, что система находится в термодинамическом равновесии. Состояние равновесия термодинамической системы отличается от стационарного состояния системы, в котором значения термодинамических параметров поддерживаются неизменными во времени вследствие наличия потоков вещества или энергии (внешнего воздействия). Различие проявляется в том, что при прекращении внешнего воздействия в системе, находящейся до этого в стационарном состоянии, некоторые из термодинамических параметров изменяются в то время как в системе, находящейся в равновесии, все без исключения термодинамические параметры сохраняют неизменное значение. [c.10]

В результате взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой состояние системы изменяется. Применительно к газу, используемому в тепловом двигателе в качестве рабочего тела, изменение состояния газа будет в общем случае проявляться в изменении его температуры, удельного объема и давления. Эти характерные для данной системы величины называют основными термодинамическими параметрами ее состояния. Таким образом, результатом взаимодействия системы с окружающей средой будет также и изменение параметров состояния системы и, следовательно, судить о том, взаимодействует ли термодинамическая система с окружающей средой, можно по тому, изменяются ли ее параметры состояния или нет. [c.12]

Если начинающий расширяться пар содержит относительно малое количество центров формирования жидкой фазы, то конденсация задерживается и пар в процессе расширения переохлаждается. Однако существуют пределы возможной степени переохлаждения, зависящие, по-видимому, от физических свойств расширяющейся среды, параметров ее состояния и скорости процесса. Когда предел перенасыщения достигнут, происходит скачкообразное выпадение конденсата (так называемый скачок конденсации ) и, как следствие,— восстановление термодинамического равновесия системы. Считается, что причиной нарушения метастабильного состояния расширяющегося пара и возникновения скачка конденсации является образование в больших количествах собственных ядер конденсации. Ряд опытов показал, что число капель жидкости, выпадающих в скачке конденсации, достаточно для сохранения термодинамического равновесия в процессе дальнейшего расширения среды за фронтом скачка перенасыщение пара либо вовсе не наблюдалось, либо же оказывалось весьма малым [Л. 10]. [c.93]

Под термодинамическим циклом (или круговым процессом) будем понимать процесс, при котором термодинамическая система, выйдя из первоначального состояния, после некоторых изменений параметров снова возвращается в это состояние. Так как система в конце цикла возвращается в свое первоначальное состояние, то все ее параметры (р, w, Т, S) также принимают начальные значения. Тогда кривые, отображающие этот процесс на pw-и га-диаграммах, имеют вид замкнутых линий (рис. 8.7). [c.101]

Известно, что время релаксации растет с увеличением размеров системы. Поэтому отдельные малые части ее приходят в равновесное состояние гораздо раньше, чем устанавливается равновесие между этими малыми частями. В силу такого положения, хотя система в целом и не находится в равновесии, можно говорить о локальном равновесии в макроскопически небольших частях системы и описывать их состояние с помощью всех тех параметров и термодинамических функций, которые использовались ранее. При этом предполагается, во-первых, что малые участки системы содержат еще очень большое число частиц, во-вторых, что отклонения от равновесия достаточно малы, в-третьих, что различие в свойствах между соседними элементарными объемами незначительно и, в-четвертых, что все процессы в системе протекают достаточно медленно. (Эти допущения уже использовались в 6.3 и 10.2.) [c.234]

По-видимому, исторически всегда считалось, что приводяш,ие ко Второму закону экспериментальные факты дают больше того, что утверждается в нашей формулировке. Со времен Клаузиуса принято формулировать Второй закон шире, чем это сделали мы. Всегда рассматривались также и случаи, когда при круговых изменениях механических параметров термодинамическая система взаимодействует еш,е и с другими термическими системами (а не только с механическими, как предполагалось в 9). Последние могут быть какими угодно, но требуется, чтобы каждая из них сначала находилась в равновесии в себе и в конце процесса вернулась точно в свое исходное состояние. [c.91]

Величина, значение которой не зависит от предыстории системы и полностью определяется состоянием системы в данный момент (т. е. набором термодинамических параметров), носит название функции состояния. Иными словами, эта величина не зависит от характера процесса, от пути , по которому система пришла в данное состояние. Бесконечно малое изменение такой величины является полным дифференциалом некоторой функции, поскольку только в этом случае ее значение в конце процесса не зависит от хода, пути процесса. [c.256]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ [c.16]

Термодинамическая система и основные параметры ее состояния 17 [c.17]

Термодинамически равновесным состоянием системы называют такое ее состояние, при котором параметры этого состояния не меняются с течением времени и в системе отсутствуют потоки любого типа. [c.141]

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]

Обратимый процесс можно отождествить с термодинамическим равновесием, т. е. с таким состоянием системы, при котором взаимно компенсированные процессы не приводят к изменению состава и параметров системы. [c.252]

Равновесное состояние термодинамической системы называют устойчивым стабильным), если любое бесконечно малое воздействие на нее вызывает бесконечно малое изменение состояния, а при устранении этого воздействия система возвращается в исходное состояние. Если при бесконечно малом воздействии происходит конечное изменение состояния — это неустойчивое (лабильное) равновесие. Для термодинамических систем неустойчивость равновесия означает его отсутствие, так как малые вариации состояний таких систем происходят самопроизвольно в связи с флюктуациями физических параметров. Возможны и такие случаи, когда стабильное равновесие становится лабильным при конечных возмущениях состояния, т. е. [c.114]

Если, кроме того, в системе не только все параметры постоянны во времени, но и нет никаких стационарных потоков за счет действия каких-либо внешних источников, то такое состояние системы называется равновесным состояние термодинамического равновесия). Термодинамическими системами обычно называют не всякие, а только те макроскопические системы, которые находятся в термодинамическом равновесии. Аналогично, термодинамическими параметрами называются те параметры, которые характеризуют систему в ее термодинамическом равновесии. [c.15]

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]

Термодинамическая устойчивость системы определяется второй вариацией какого-либо термодинамического потенциала, если она не равна нулю. Найдем вначале общее выражение устойчивости системы, а потом исследуем и вторую вариацию соответствующего термодинамического потенциала. Рассмотрим закрытую систему, находящуюся в термостате с температурой Т под постоянным давлением Р. Общим условием устойчивости равновесия такой системы является минимум ее энергии Гиббса G = = Е—rS-f-PV. Это означает, что состояние системы в термостате при данных Р и Г с координатами (экстенсивными параметрами) У и S является устойчивым, если при небольшом спонтанном изменении координат ее энергия Гиббса G возрастает AG = = Gi — G>0, т. е. [c.105]

Следует оговориться, что рассматриваемые процессы теплообмена считаются квазистатическими, поэтому теплоемкость будет величиной, относящейся к телу в состоянии термодинамического равновесия, и теплоемкости являются функциями параметров тела (системы), т. е. = f (Т, х). [c.32]

Макроскопические величины, характеризующие состояние термодинамической системы, а следовательно, и ее свойства, называются термодинамическими параметрами системы. [c.10]

Если состояние термодинамической системы не меняется с течением времени, т. е. если свойства системы, а следовательно, и термодинамические параметры ее, сравниваемые в два различных момента времени, одинаковы, то говорят, что система находится в термодинамическом равновесии. [c.10]

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

Рассмотрим термодинамическую систему, не изолированную от окружающей среды, т. е. находящуюся с ней во взаимодействии. Если изменять внешние условия, в которых находится эта система, то будет изменяться и состояние системы, так что внутренние термодинамические параметры, характеризующие состояние системы, будут иметь в разные моменты времени различные значения. [c.19]

Из уравнений (8.53) следует, что объем, внутренняя энергия, энтальпия и энтропия двухфазной системы зависят от л и Т (или р), т. е. являются функциями двух независимых параметров. Вообще состояние равновесия двухфазной системы определяется двумя параметрами, в качестве которых может быть выбрана любая пара переменных р. Г, и, х, кроме р, Т, которые независимы одна от другой. Из этого, в частности, следует, что все установленные в 3.5 зависимости между частными производными термодинамических величин для случая независимых переменных у и Г (но не р и Г) имеют силу и для двухфазных состояний. [c.271]

Пусть имеется система, находящаяся в состоянии неполного термодинамического равновесия. Понятие энтропии вводится и для систем с конечным отклонением от равновесия. Для описания термодинамического состояния такой системы вводится параметр неравновесности Д (или несколько таких параметров 1=1, 2,. ..). Считаем, что внутренняя энергия е, отнесенная к единице массы, есть ф ункция плотности р, энтропии 15 и параметров неравновесности В состоянии равновесия (Эе/(9 ,=0. Обозначим через значение параметра в состоянии термодинамического равновесия. [c.43]

Характеристические функции. Функция состояния термодинамической системы соответствующих независимых термодинамических параметров, характеризующаяся тем, что посредством этой функции и производных ее по этим параметрам могут быть выражены в явном виде все термодинамические свойства системы, называется характеристической. [c.81]

В седьмой главе изложена теория флуктуаций термодинамических величин в равновесных системах и рассмотрены ее приложения к обоснованию фундаментального положения неравновесной термодинамики — соотношений взаимности Онзагера. Представление о флуктуациях выходит за рамки классической равновесной термодинамики, и в учебных пособиях по термодинамике теория флуктуаций обычно не излагается. Теория флуктуаций использует как положения классической термодинамики, так и выводы статистической механики. В связи с этим изложены некоторые положения классической равновесной статистической механики Гиббса и на их основе дан вывод формулы Больцмана для расчета флуктуаций термодинамических величин в изолированных системах и далее — в открытых системах, обменивающихся с окружающей средой энергией и веществом. Рассмотрены условия термодинамической устойчивости систем по отношению к непрерывным изменениям параметров состояния и их взаимосвязь с флуктуациями термодинамических переменных. Получены выражения для средних квадратов флуктуаций основных термодинамических величин. Проанализированы границы применимости термодинамической теории флуктуаций особое внимание уделено предположе- [c.5]

Условием равновесности состояния яв.ляется равномерное распределение по системе тех параметров, различие в которых является причиной обмена эчергией. Так, для равновесия термодинамической системы во всех ее топках должны быть одинаковая температура и одинаковое давл( иие. Всякая изолированная система с течением времени приходит в равновесное состояние, которое остается далее неизменным, пока система не будет выведена из него внешним воздействием. Равновесное сосгояиие следует отличать от стационарного состояния СИСТСМ1Я, при котором параметры также остаются неизменными во времени, 110 имеются потоки энергии или массы, как, например, при установившейся (стационарной) теплопроводности в твердом теле. [c.17]

Таким образом, равенство 55 =О определяет общее условие равновесия, а неравенство 5"5<0 — общее условие устойчивости равновесия изолированных термодинамических систем. Эти условия являются достаточными, так как если бы система, имея максимальную энтропию, не находилась в устойчивом равновесии, то при приближении к нему ее энтропия начала бы расти, что противоречит предположению о ее максимальности. Доказать необходимость максимальной энтропии при устойчивом равновесии изолированной системы исходя из основного неравенства (6.3) нельзя, так как из него не следует, что равновесие невозможно при немаксимальной энтропии. Однако, принимая во внимание молекулярную природу термодинамических систем и наличие обусловленных ею флуктуаций внутренних параметров, видим, что состояние равновесия без максимума энтропии невозможно, так как благодаря этим флуктуациям в системе возникают неравновесные процессы, сопровождающиеся ростом энтропии и приводящие систему к равновесию при максимальной энтропии. [c.122]

Это значит, что первая вариация энтропии равна нулю, а вторая меньше нуля. Равенство нулю первой вариации является лишь необходимым условием экстремума и не обеспечивает того, чтобы энтропия имела именно максимум. Достаточным условием максимума энтропии является отрицательное значение ее второй вариации, которое и обеспечивает устойчивость равновесия. Если же при 65 = 0 вторая вариация энтропии положительна (минимум энтропии), то соответствующее состояние системы будет равновесным, но совершенно неустойчивым , так как благодаря флуктуациям в ней начнутся неравновесные процессы, которые и приведут ее в равновесное состояние с максимумом энтропии. Так как дальше энтропия расти не может, то это равновесие будет устойчивым. Таким образом, равенство б5 = 0 определяет общее условие равновесия, а неравенство 6 5<О — общее условие устойчивости равновесия изолированных термодинамических систем. Эти условия являются достаточными, так как если бы система, имея максимальную энтропию, не находилась в устойчивом равновесии, то при приближении к нему ее энтропия начала бы расти, что противоречит предположению о ее максимальности. Доказать необходимость максимальной энтропии при устойчивом равновесии изолированной системы исходя из основного неравенства (6.3) нельзя, так как из него не следует, что равновесие невозможно при немаксимальной энтропии. Однако принимая во внимание молекулярную природу термодинамических систем и наличие обусловленных ею флуктуаций внутренних параметров, видим, что состояние равновесия без максимума энтропии невозможно, так как благодаря этим флуктуациям в системе возникают неравновесные процессы, сопровождающиеся ростом энтропии и приводящие систему к равновесию при максимальной энтропии. [c.101]

Квазитермодинамическая теория флуктуаций явилась основой развития термодинамики необратимых процессов. Она позволяет рассматривать флуктуации в системе как флуктуацию ее термодинамического состояния, т. е. как переход системы из равновесного состояния в неравновесное. Это неравновесное состояние системы представляется (как это мы делали в 26 при обсуждении термодинамической устойчивости) как новое равновесное ее состояние с большим числом параметров bi,..., bk и соответствующих им фиктивных сопряженных сил Ai,...,Ak, удерживающих систему в равновесии. [c.298]

Рассмотрим круговой процесс изменения состояния термодинамической системы (рис. 1.9), заключающийся в переходе от начального состояния к некоторому состоянию 2 по пути ]—а—2 и возвращении от состояния 2 к исходному состоянию 1 по другому пути 2—Ь—1 состояния / и 2 предполагаются равновесными. Каждый из указанных переходов обратим (в общем случае переходы могут быть и необратимыми). Допустим, что термодинамическая система является закрытой и двухпараметрической, вследствие чего равновесное состояние ее определяется двумя независимыми параметрами. При обратимом процессе, определяемом условием X = onst, элементарная работа dL и элементарное количество теплоты dQ согласно (1.16) и 1.21) [c.30]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...