Термодинамическая система и окружающая среда

Деформационная работа и теплота—две формы переноса энергии между термодинамической системой и окружающей средой. Воздействуя на систему теплотой или работой, можно изменить ее (системы) внутреннюю энергию. [c.17]

Большое значение в термодинамике имеет понятие обратимого термодинамического процесса после такого процесса термодинамическая система и окружающая среда могут возвратиться в начальное состояние. Возвращение в начальное состояние окружающей среды означает, что для осуществления обратного процесса не понадобилась компенсация. Более детально обратимый процесс можно представить себе следующим образом а) система должна пройти в прямом и обратном направлениях через одни и те же состояния б) после прямого и обратного процессов ни в системе, ни в окружающей среде не должно быть остаточных изменений. Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, процесс является необратимым. [c.46]

Адиабатным называется процесс, протекающий без теплообмена между термодинамической системой и окружающей средой. К адиабатным процессам относятся, например, процессы истечения газа из сопла, процессы сжатия и расщирения в двигателе внутреннего сгорания и др. Скорости движения газа при этом настолько велики, что обмен тепловой энергией между газом и средой практически не успевает произойти. [c.136]

Таким образом, количественно механическое взаимодействие между термодинамической системой и окружающей средой может быть выражено с помощью двух параметров состояния системы — давления и объема. Если процесс отобразить в системе координату—р (рис. 1—2) в виде некоторой кривой 1—2, то, как известно из интегрального исчисления, количественной мерой указанного выше взаимодействия может служить в случае элементарного изменения системы заштрихованная на рисунке площадка, а для конечного изменения состояния системы — площадь, расположенная между кривой процесса и осью абсцисс (площадь 1—2—3—4), выражающая величину совершенной работы. [c.18]

Наблюдения за явлениями природы показывают, что а) возникновение и развитие самопроизвольно протекающих в ней естественных процессов, работа которых может быть использована для нужд человека, возможно лишь при отсутствии равновесия между участвующей в процессе термодинамической системой и окружающей средой б) процессы эти всегда характеризуются односторонним их протеканием от более высокого потенциала к более низкому (от более высокой температуры к более низкой или от более высокого давления к более низкому) в) при протекании указанных выше процессов термодинамическая система стремится к тому, чтобы прийти в равновесие с окружающей средой, характеризуемое равенством давления и температуры системы и окружающей среды. [c.25]

Второй закон термодинамики представляет собой обобщение изложенных выше положений и заключается в том, что 1) самопроизвольное протекание естественных процессов возникает и развивается при отсутствии равновесия между участвующей в процессе термодинамической системой и окружающей средой 2) самопроизвольно происходящие в природе естественные процессы, работа которых может быть использована человеком, всегда протекают лишь в одном направлении от более высокого потенциала к более низкому 3) ход самопроизвольно протекающих процессов происходит в направлении, приводящем к установлению равновесия термодинамической системы с окружающей средой, и по достижении этого равновесия, процессы прекращаются 4) процесс может протекать в направлении, обратном самопроизвольному процессу, если анергия для этого заимствуется из внешней среды. [c.25]

Приведенные выше основные понятия и сведения позволяют сделать следующее обобщение. Допустим, что некоторая термодинамическая система-совершает процесс, при котором изменяются его параметры. Очевидно, что одновременно с этим процессом изменяется и внутренняя энергия системы. Изменение параметров и внутренней энергии системы — результат обмена системы с внешней средой, в общем случае теплотой и работой. Знаки теплоты и работы для системы и окружающей среды противоположны. Например, если теплота подводится к системе извне и она совершает работу, то внешняя среда эту теплоту теряет, взамен получает работу. Следовательно, изменение энергии внешней среды, вызванное потерянной теплотой и полученной работой, должно быть равно изменению внутренней энергии системы, но противоположно по знаку. При увеличении внутренней энергии системы соответственно уменьшается энергия внешней среды и наоборот. Таким образом, в термодинамических процессах происходит обмен энергией между термодинамической системой и окружающей средой. [c.26]

Учитывая важность введенных параметров ф и и, проведем анализ применения формул (8.10)...(8.12) для процессов, при которых происходит теплообмен между термодинамической системой и окружающей средой. [c.99]

Адиабатный процесс протекает при отсутствии теплообмена между термодинамической системой и окружающей средой. Уравнение адиабаты имеет вид [c.32]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА [c.9]

Термодинамическая система и окружающая среда [c.8]

Применительно к термодинамической системе и окружающей среде закон сохранения энергии означает, что увеличение внутренней энергии системы равно уменьшению энергии окружающей среды [c.13]

Таким образом, для того чтобы система обменивалась энергией с окружающей средой в той или иной форме, необходимо, в о-п е р в ы х, чтобы система по своей физической природе, т, е. по физическим свойствам вещества, из которого она состоит, имела такую возможность во-вторых, чтобы поверхность, отделяющая систему от окружающей среды, позволяла системе иметь соответствующее взаимодействие в-третьих, чтобы имелась разность температур или давлений между термодинамической системой и окружающей средой. Интенсивность процесса обмена энергией зависит от величины разностей температур и давлений чем больше эти разности, тем быстрее происходит обмен энергией. [c.46]

Равновесные процессы являются условным, идеализированным понятием. Однако опыт показывает, что это абстрактное понятие может быть с успехом применено не только для установления общих закономерностей термодинамики, но и для расчета многих реальных процессов. Процесс тем ближе будет к равновесному, чем меньше будет разность в давлениях и температурах между термодинамической системой и окружающей средой. Причем существенна не абсолютная величина разности, а относительная, т. е. отношение разности к значению параметра в системе. [c.49]

Для установления законов термодинамики имеет существенное значение изучение взаимодействия так называемых термодинамической системы и окружающей среды. Под окружающей средой понимают всеобъемлющую совокупность тел любой физико-химической природы, заполняющих некоторое выбранное пространство. Под термодинамической системой понимают произвольно выделенную из окружающей среды совокупность составляющих ее тел, ограниченную строго определенными геометрическими контурами. Примером простого вида термодинамической системы может служить расширяющийся или сжимающийся газ в цилиндре с движущимся поршнем. Обычно при изучении взаимодействия термодинамической системы и окружающей ее среды объем первой принимают значительно меньшим, чем объем второй. [c.16]

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]

Заметим, что в ходе рассмотренного выше термодинамического цикла энергия в тепловой форме как подводилась к системе (газу), так и отводилась от нее. В этом случае результирующее количество энергии в тепловой форме Q, которой обмениваются термодинамическая система и окружающая среда в ходе циклического процесса, равно [c.10]

ТО величина определяемая по формуле (9.21), будет положительной х-ь > 0). Этот факт соответствует правилу знаков, принятому в термодинамике если энергия в механической форме отводится от изучаемой системы, она записывается со знаком плюс . Знак плюс указывает на направление передачи энергии в механической форме при взаимодействии изучаемой термодинамической системы и окружающей среды. [c.118]

Так как в любом адиабатном процессе термодинамическая система и окружающая среда не обмениваются энергией в тепловой форме, выражение (9.87) можно представить в виде [c.133]

В любом термодинамическом процессе величина энергии в механической форме, которой обмениваются термодинамическая система и окружающая среда, равна [c.148]

Механическое и тепловое взаимодействия термодинамической системы осуществляются через контрольные поверхности. При механическом взаимодействии самой системой или над системой совершается работа. (В общем случае на систему могут действовать также электрические, магнитные и другие силы, под воздействием которых система будет совершать работу. Эти виды работ также могут быть учтены в рамках термодинамики, но нами в дальнейшем рассматриваться не будут). В нашем примере механическая работа производится при перемещении поршня и сопровождается изменением объема. Тепловое взаимодействие заключается в переходе теплоты между отдельными телами системы и между системой и окружающей средой. В рассматриваемом примере теплота может подводиться к газу через стенки цилиндра. [c.7]

Теплота — переходная форма энергии. Ее количественная оценка должна зависеть от механизма этого перехода. Так как классическая термодинамика не рассматривает подробно механизм теплопроводности, конвекции и радиации, количество перенесенной теплоты может быть вычислено термодинамически только при наблюдении влияния процесса переноса теплоты на свойство системы и окружающей среды. [c.34]

Энтропия - это функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление протекания процесса теплообмена между системой и окружающей средой или направление протекания самопроизвольных процессов. [c.7]

Согласно классическому определению, термодинамическое равновесие - это равенство потоков энергии между системой и окружающей средой. Оно всегда реализуется через поверхность раздела. Учитывая это, можно утверждать, что поверхностный слой непосредственно участвует в диссипации энергии системой и является диссипативной структурой. Как диссипативная структура поверхность, следовательно, обладает следующими свойствами временем жизни определенного структурного состояния, которое зависит от внешних условий, областью локализации и фрактальной размерностью. [c.124]

При взаимодействии термодинамической системы с окружающей средой происходит обмен энергией. При этом возможны два различных способа передачи энергии от системы к внешним телам с изменением внешних параметров системы и без изменения этих параметров. [c.23]

Найдем выражение для распределения флуктуаций в системе, взаимодействующей с окружением. Взаимодействие рассматриваемой термодинамической системы с окружающей средой может состоять в обмене энергией (перенос тепла и процессы совершения различных видов работ, в частности механической) и веществом. [c.156]

С этой целью рассмотрим открытые термодинамические системы, в которых массы компонентов, а следовательно, и числа молей (а = 1,. .., р) из-за массообмена термодинамической системы с окружающей средой могут изменяться произвольным образом. Первый закон термодинамики для закрытых термодинамических систем (закрытые системы не обмениваются веществом с внешней средой) устанавливает существование функции состояния — внутренней энергии и, из второго закона термодинамики следует существование для закрытых систем функции состояния энтропии 5. Предположим, что эти функции состояния существуют и для открытых систем, когда количества молей компонент меняются в системе произвольным образом [c.73]

Термодинамические параметры подразделяют на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют состояние окружающей среды, в которой находится система, и представляют собой внешние условия последней, а внутренние определяют состояние системы при данных внешних параметрах. Такое деление является в определенной степени условным, так как рассматриваемую систему всегда можно считать частью единой расширенной системы, состоящей из системы и окружающей среды, вследствие чего все параметры можно считать внутренними. [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]

Равновесный процесс, в котором к термодинамической системе не подводится от окружающей среды (и не отводится в окружающую среду) тепло, называется адиабатным в нем отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой. Чем меньше теплопроводность изоляции системы, тем в большей степени процесс приближается к адиабатному. [c.11]

Все термодинамические системы можно разделить на системы изолированные и системы неизолированные. Система не изолирована, если она находится в каком-либо взаимодействии с окружающими телами. Взаимодействие между системой и окружающей средой заключается в обмене теплом и работой. Если на систему воздействует, кроме внешнего давления, еще электрическое и магнитное поля, то внешняя работа над системой будет выражаться в работе сжатия системы и в работе поляризации и намагничивания тел системы. [c.7]

В этом случае говорят об адиабатной оболочке, т. е. оболочке, не допускающей теплообмена между рассматриваемой термодинамической системой и внешней средой. Если же система и окружающие тела обмениваются теплом, а работа сжатия или расширения системы не совершается (например, охлаждение или нагревание системы при постоянном объеме), то такие системы будут изолированными в механическом отношении. [c.7]

Условия эволюции, полученные выше для различных условий взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой и для разных видов работы, совершаемой системой, сведены в табл. 2-1. [c.25]

Неустойчивое состояние равновесия характеризуется тем, что при сколь угодно малом возмущении термодинамическая система сама по себе к нему не возврз-щается. Механическим аналогом неустойчивого равновесия является шарик, находящийся на вершине выпуклой поверхности. В термодинамических системах и окружающей среде всегда происходят незначительные изменения (флуктуации плотности, температуры и другие малые возмущения), которые вызывают незначительные отклонения системы от состояния равновесия. Поэтому неустойчивое состояние равновесия в реальных условиях существовать не может. [c.15]

Все тела, не входящие в состав изучаемой термодинамической системы, 0 )ъедиияются общим понятием окружающая среда . Границу между термодинамической системой и окружающей средой часто называют контроль гой поверхность го. Это условное понятие, которое в [гяде случаев может геометрически совпадать с некоторой реальной физической поверхностью. Например, контрольная поверхность для газа [c.15]

Можно показать, что в случае механического взаимодействия меж-( ду термодинамической системой и окружающей средой совершается работа, величина которой служит мерой этого взаимодействия. Будем рассуждать следующим образом. Выделим на воображаемой оболочке, определяющей границы термодинамической системы в пространстве, элементарную площадку йР. Положим, что через оболочку беспрепятственно передается как механическое воздействие системы на окружающую среду, так и механическое воздействие последней на систему. Под влиянием механического воздействия на выделенную площадку йр давления, господствующего в системе, и давления окружающей среды эта площадка в зависимости от того, какое давление больше, переместится в направлении окружающей среды либо внутрь системы. В первом случае объем системы увеличится и, следовательно, будет происходить процесс ее расширения во втором в связи с уменьшением объема системы будет происходить процесс ее сжатия. Если обозначить величину перемещения выделенной площадки через 6, то, очевидно, под влиянием давления р в системе будет совершена элементарная работа, равная рс1Рс1Ь. Поскольку произведение йРйЬ представляет собой объем йУ, описанный выделенной элементарной площадкой, элементарная работа может быть выражена в виде рй]/, т. е. [c.17]

Ранее были рассмотрены термодинамические процессы (изотермический, изохорный, изобарный, адиа)батный и политропический), в которых происходит обмен энергией между термодинамической системой и окружающей средой в результате теплового или механического взаимодействия. В большинстве процессов такие взаимодействия сопровождаются преобразованием энергии из одной формы в другую. С технической точки зрения значительный интерес представляют процессы, в которых происходит преобразование энергии из тепловой формы в механическую форму. Преобразование энергии в таких процессах происходит [c.3]

Рис. 8.2. Схема энергетического взаг имодействия термодинамической системы и окружающей среды

Реальные процессы обмена энергией требуют для своего протекания некоторого нарутнеиия равновесия между системой и окружающей средой. При этом вследствие возникновения потоков энергии внутри системы в пей также нарушается равновесие. Реальные процессы, па-рушаютцне равновесное состояние системы, янляются неравновесными процессами. В термодинамике изучаются только равновесные процессы. Равновесными называют процессы, в ходе которых происходит лишь бесконечно малое отклонение состояния системы от равновесного. В равновесном процессе система проходит непрерывный ряд бесконечно близких равновесных состояний, каждое из которых описывается уравнением состояния (1) н изображается соотвегствующей точкой (например, О) на термодинамической поверхности / дна раммы состояний (см. рис. 2). Эту точку называют изображающей, или фигуративной. Совокупность фигуративных точек образует на поверхности состояний 1 линию (в общем случае пространственную), называемую линией процесса. [c.20]

Для механики твердого деформируемого тела большой интерес представляет термодинамический аспект закона сохранения и преобразования энергии. Все воздействия на тело в термодинамике подразделются на два рода — воздействия первого рода связаны прямо или косвенно с макроскопическими перемещениями точек тела и характеризуются работой, совершаемой этими "воздействиями воздействия второго рода связаны только с теплообменом между системой и окружающей средой. [c.458]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...