Термодинамическая система и ее взаимодействие с окружающей средой

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ [c.11]

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

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ [c.16]

Изменение энтропии термодинамической системы на величину йИ может осуществляться как вследствие процессов, происходящих внутри системы (г/А(0), так и вследствие взаимодействия с окружающей средой ((/А( ), т.е. rfA=i/A(A-l- A( ). [c.183]

В общем случае незамкнутой термодинамической системы, находящейся в механическом и тепловом взаимодействии с окружающей средой, полная энергия системы Е будет изменяться с течением времени, причем изменение энергии Е2 — Е1 будет согласно первому началу термодинамики связано с произведенной системой работой L и полученным системой количеством тепла Q следующим соотношением [c.25]

Под внутренним равновесием газа понимают такое его состояние, которое характеризуется во всех точках занимаемого им объема одними и теми же параметрами. Если неравновесная термодинамическая система оказывается абсолютно изолированной от всякого вида внешних воздействий,. то она с течением времени неизбежно приходит в состояние внутреннего равновесия, которое не нарушается на все время действия абсолютной изоляции. Газ будет находиться в состоянии внутреннего равновесия и в том случае, если с него будет снята абсолютная изоляция, но в то же время он будет находиться в равновесии с окружающей средой, т. е. если параметры состояния газа и окружающей среды будут одинаковыми. Иначе будет обстоять дело, если состояние внутренне равновесного газа отлично от состояния окружающей среды. В этом случае, как уже указывалось, газ будет изменять свое состояние, т. е. совершать тот или иной термодинамический процесс в результате взаимодействия с окружающей средой. [c.25]

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]

При различных процессах изменения состояния термодинамической системы последняя, взаимодействуя с окружающей средой, получает от нее или отдает ей энергию в виде тепла и механической работы, что приводит к изменению внутренней энергии системы и. [c.27]

С особой простотой термодинамический метод исследования применяется к системам, находящимся в состоянии равновесия. При отсутствии равновесия картина очень усложняется. Между тем нас прежде всего интересуют процессы взаимного преобразования энергии, связанные с изменением состояния системы. Но мы уже установили, что изменения состояния возникают в условиях неравновесного взаимодействия с окружающей средой (при наличии разности потенциалов системы и окружающей среды, т. е. разности температур, давлений и т. п.). При этом в системе неизбежно образуется сложное распределение соответствующих потенциалов (температуры, давления и т. п.). Система реагирует на внешнее воздействие прежде всего на поверхности. Затем возмущение постепенно (с той или иной скоростью) распространяется внутрь. В любой момент этого процесса состояния системы являются неравновесными. [c.44]

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]

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 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]

Чтобы объяснить магнитное поведение некоторого твердого магнетика, примем в качестве его теоретической модели ансамбль систем описанного выше типа, т. е. магнитных частиц. Пусть в единице объема содержится N таких систем. Предполагается, что отдельные системы такого ансамбля не взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, исключая небольшие взаимодействия, достаточные для установления термодинамического равновесия. [c.56]

В каждый данный момент система может быть охарактеризована рядом величин, которые в общем случае могут меняться с изменением самой системы в результате взаимодействий ее с окружающей средой. Эти величины называются термодинамическими параметрами. Они взаимно связаны и любые из них можно рассматривать в качестве основных, а другие — в качестве производных. [c.10]

Таким образом, система координат v-p обладает удобным для анализа свойством площади под процессами, изображенными в этой системе координат, имея размерность работы, дают количественное представление об одном из взаимодействий системы с окружающей средой, т. е. об одном из слагаемых уравнений (11) или (12). Работа процесса, определяемая выражением (13), совершается замкнутой термодинамической системой, поскольку она относится к 1 кг рабочего тела, заключенному в цилиндре, и не учитывает затраты работы, связанной с процессами смены рабочего тела в цилиндре, что имеет место при работе любой тепловой машины. [c.18]

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]

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]

Макроскопические физические величины, характеризующие систему в состоянии равновесия, называют термодинамическими параметрами состояния системы или просто параметрами состояния. Они относятся к системе в целом, не зависят от ее истории и изменяются только в результате взаимодействия системы с окружающей средой. Параметрами состояния однородной газообразной закрытой термомеханической системы являются абсолютное давление р, Па абсолютная температура Т, К удельный объем V, м кг. [c.21]

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]

В выражениях (3.1). .. (3.3) Е представляет собой совокупность внешних факторов, в которую при заданном типе установки входят термодинамические циклы, типы агрегатов и конструктивно-компоновочные решения по ним, а также параметры, определяющие взаимодействие исследуемой теплоэнергетической установки с другими системами энергетики, отраслями народного хозяйства и окружающей средой. Параметры совокупности Е можно считать заданными, т. е. Е = Е . [c.41]

Избыточная энергия, которой обладают частицы, находящиеся на поверхности твердого тела (гл. I), обусловливает взаимодействие ее с частицами окружающей среды. Последние захватываются поверхностью твердого тела, что снижает термодинамический потенциал системы и является энергетически выгодным. Этот процесс протекает самопроизвольно и всегда с положительным тепловым эффектом. Захват поверхностью раздела посторонних ей частиц называется адсорбцией, твердое тело — адсорбентом, а адсорбируемое вещество — адсорбатом. [c.57]

Термодинамическим процессом или просто процессом называют переход системы из одного состояния в другое в результате ее взаимодействия с окружающей средой. Если процесс происходит со скоростью значительно меньшей скорости релаксации, то на любом его этапе значения всех интенсивных макропараметров системы будут успевать выравниваться. Полученный процесс представит собой непрерывную последовательность бесконечно близких друг к другу равновесных состояний. Такие процессы называют кеазиста-тическими (Каратеодори, 1955) или равновесными. Равновесные процессы допускают графическое изображение в пространстве и на плоскостях параметров состояния. Равновесный процесс может идти как в направлении возрастания, так и убывания любого из параметров состояния, т.е. как в одном, так и в противоположном направлениях. При этом система каждый раз будет проходить через те же состояния, но в обратном порядке. Поэтому равновесные процессы являются обратимыми. [c.46]

Из этого следует, что состояние термодинамического равновесия неизолированной системы, взаимодействующей с окружающей средой, однозначно определяется заданием внешних условий, т. е. внешних параметров, и температуры системы (равной при равновесии температуре окружающей среды). Любая система, находяш,аяся в неизменных внешних условиях, рано или поздно приходит к состоянию термодинамического равновесия, каково бы ни было начальное состояние ее самопроизвольно выйти из состояния равновесия система не может принцип самоненарушимости термодинамического равновесия). [c.12]

В системе, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, передача тепла от одних частей системы к другим или к окружающей среде и механическое перемещение отдельных частей системы отсутствуют, т. е. имеет место тепловое и механическое равновесие. Из этого следует, что состояние термодинамического равновесия неизолированной системы, взаимодействующей с окружающей средой, однозначно определяется заданием внешних условий и температуры окружающей среды. Любая система, находящаяся в неизменных внешних условиях, рано или поздно приходит к состоянию термодинамического равновесия, каково бы ни было начальное состояние ее самопроизвольно выйти из состояния равновесия система не может (принцип самоненаруш имости термодинамического равновесия). [c.14]

В общем случае протекание процесса сопровождается взаимодействием между системой и ее окружением. Существует, однако, важный класс процессов, когда состояние системы может изменяться даже при полном отсутствии взаимодействия с окружающей средой. К этому классу относятся процессы перехода изолированной системы из неравновесного состояния в конечное неизменяющееся состояние устойчивого термодинамического равновесия, которое для краткости мы будем называть просто устойчивым состоянием. В качестве простейщего примера можно привести случай перемешиваемой жидкости, на которую в определенный момент времени все внешние воздействия уже не оказывают влияния. Вследствие того что жидкость характеризуется вязкостью, созданные в процессе перемешивания вихри разрушаются за счет вязкой диссипации и в конечном итоге в жидкости устанавливается неизменяющееся устойчивое макроскопическое состояние, хотя случайные перемещения отдельных молекул продолжаются. [c.26]

В общем случае термодинамическая система так или иначе взаимодействует с окружающей средой. Это взаимодействие может быть различного рода механическое, термическое, химическое, электрическое и др. Из всех возможных видов взаимодействия между системой и окружающей средой для технической термодинамики представляют интерес первые два, т..е. механическое и термическое. Для удобства изучения того или иного вида взаимодействия между системой и средой термодинамическую систему условно представляют заключенной в воображаемую оболочку, отделяющую ее от окружающей среды. Поверхность этйй оболочки называют контрольной-, на этой поверхности совершаются взаимодействия системы и окружающей среды. Оболочку в зависимости от того, под каким углом зрения изучается взаимодействие между сис-темой и средой, считают способной передавать или не передавать от системы к окружающей среде или, наоборот, от среды к системе механическое или термическое воздействие. Иными словами, системе пр идают или не придают свойства мехаиичеокой или термической изоляции. [c.16]

Термодинамика изучает различные термодинамические системы. Термодинамической системой называется совокупность материальных тел, являющихся объектом изучения и находящихся во взаимодействии с окружающими их телами . Последние поэтому называются окружаюи ей средой. [c.9]

В самом деле, представим себе, что некоторая термодинамическая система совершает, взаимодействуя с внешней средой, какой-либо процесс, сопровождающийся изменением ее параметров. Очевидно, и внутренняя энергия системы, будучи функцией от параметров, должна изменяться, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от характера процесса. Изменение параметров и внутренней энергии системы является результатом обмена системы с внешней средой, в общем случае теплотой и работой. Знаки теплоты и работы для системы и окружающей среды прямопротивоположны. Действительно, если, например, теплота подводится к системе извне и она совершает работу, то внешняя среда эту теплоту теряет и взамен получает работу. Следовательно, и изменение энергии внешней среды, вызванное потерянной теплотой и полученной работой, должно быть по абсолютной величине равно из-14 [c.14]

В самом деле, при рассмотрении взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой изолированной системой будет, очевидно, их совокупность и изменение ее энтропии будет с15и.с = =с18<- + й8 Изменение энтропии термодинамической системы [c.126]

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]

В общем случае каждое из тел может одновременно оказывать на термодинамическую систему воздействия различных родов. Воздействия одного рода, исходящие от различных тел, производят в термодинамической системе качественно одинаковые изменения. Поэтому клас-енфикация внешних воздействий производятся по родам взаимодействия, т. е. по формам обмена энергией. В связи с этим при составлении баланса энергии термодинамической системы алгебраически суммируются количества воздействий, исходящих от всех окружающих тел, только одного рода сумма эта составляет общее количество воздействия данного рода со стороны окружающей среды на термодинамическую систему. При этом можно не рассматривать конкретные свойства тел окружающей среды и учитывать лишь количества воздействий различных родов от каждого 1-го тела, изменяющие внутреннюю энергию системы (рис. 4, а). [c.23]

В заключение данной главы кратко остановимся на понятии окружающая среда , которое часто применялось, но не было вами определено. Наличие некоторой неопределенности в этом понятии может привести к двусмысленности, а в некоторых случаях и к ошибочным выводам. С инженерной точки зрения неправильно считать, что под окружающей средой при термодинамическом анализе следует понимать источник -наиболее визк-ой температуры в рассматриваемой системе. Термодинамический анализ требует, как указывалось ранее, установления границ системы, т. е. четкого перечвя тех тепловых источников, которые включаются в систему и с которыми. взаимодействует рабочее тело. Когда это сделано, то источник тепла, которому приписывается роль окружающей среды, должен быть выбран на основе двух наиболее существенных признаков, а именно он должен обладать практически неограниченной теплоемкостью -и тепловой контакт с ним рабочего тела должен происходить с наименьшими экономическими затратами . [c.209]

Рассмотреть сущность понятия эксергия необходимо для определения возможных и целесообразных областей ее применения. Термин эксергия , введенный в 1956 г. 3. Ранком по предложению Р. Планка, образован от греческого слова ergon — работа — сила и приставки ех, означающей из, вне. По современным формулировкам эксергия определяется как максимальная работа, которую может соверщить система в обратимом процессе при таком взаимодействии, в результате которого все ее параметры перейдут в состояние термодинамического равновесия с параметрами окружающей среды [24]. [c.236]

При термодинамическом исследовании явлений в зависимости от конкретной задачи выделяется определенная группа тел или идеальное тело, которое называют термодинамической системой. Рабочее тело, находящееся в цилиндре и отделенное поршнем от внешней среды, является типичным примером термод1шамической системы. Тела, которые в той илн иной мере взаимодействуют с системой и оказывают влияние на ее свойства, называют внешней средой. К ним можно отнести цилиндр, поршень, воздух, окружающий их, и т. п. Взаимодействие системы с внешней средой совершается на контрольной noeepxtioaiiii, отделяющей епсте.му от внешней среды. Так, например, [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...