Термодинамическое равновесие. Внешние и внутренние параметры

Положение о существовании температуры может быть сформулировано также следующим образом. В 1 мы установили, что равновесное состояние термодинамической системы характеризуется внешними и внутренними параметрами, причем внутренние параметры зависят от положения и движения молекул системы и значений внешних параметров. Положение же о существовании температуры устанавливает, что состояние термодинамического равновесия определяется совокупностью внешних параметров и температурой . [c.19]

Из того факта, что температура характеризует термодинамическое равновесие системы, т. е. является термодинамически равновесным параметром, следует, что в состоянии термодинамического равновесия каждый из внутренних параметров системы является в общем случае функцией независимых внешних параметров и температуры. Это означает также, что для каждой из систем существуют два характеристических соотношения, первое из которых определяет энергию системы в виде функции независимых внешних параметров и температуры и называется поэтому калорическим уравнением состояния второе называется термическим уравнением состояния и определяет одну из обобщенных сил, например давление, в виде функции тех же параметров. [c.6]

В основе термодинамики необратимых процессов лежит представление о том, что термодинамическое состояние вещества (жидкости или газа) определяется набором некоторых дополнительных параметров неравновесности с помощью которых можно количественно охарактеризовать кинетику неравновесных процессов. Например, если в веществе под действием внешних причин возникает перераспределение энергии между внешними и внутренними степенями свободы, то в качестве параметра неравновесности удобно принять концентрацию молекул с возбужденными внутренними степенями свободы. В смеси реагирующих веществ параметром неравновесности может быть принята концентрация одного из компонентов. В общем случае в веществе может существовать одновременно несколько механизмов нарушения статистического равновесия. При этом неравновесные процессы описывают с помощью нескольких параметров неравновесности. Для упрощения ниже приводятся рассуждения в предположении одиночного релаксационного процесса с параметром неравновесности. [c.383]

Следовательно, состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами й,-, но и еще одной величиной t, характеризующей ее внутреннее состояние. Значения t при тепловом контакте различных равновес- [c.18]

Свойство транзитивности состояний термодинамического равновесия позволяет сравнивать значения величины t у разных систем, не приводя их в непосредственный тепловой контакт между собой, а пользуясь одним каким-либо другим телом. Эта величина, выражающая состояние внутреннего движения равновесной системы, имеющая одно и то же значение у всех частей сложной равновесной системы независимо от числа частиц в них и определяемая внешними параметрами и энергией, относящимися к каждой такой части, называется температурой. Будучи интенсивным параметром, температура в этом смысле является мерой интенсивности теплового движения. [c.19]

Так как энергия системы является ее внутренним параметром, то при равновесии она будет функцией от внешних параметров и температуры. Выражая из этой функции температуру через энергию и внешние параметры, второе исходное положение термодинамики можно сформулировать также в следуюшем виде при термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и энергии К [c.20]

Согласно второму исходному положению термодинамики, при равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и температуры, и поэтому, когда Д и Г заданы, они не нужны для определения состояния равновесной системы. Если система отклонена от состояния равновесия, то внутренние параметры уже не являются функциями только внешних параметров и температуры. Поэтому неравновесное состояние необходимо характеризовать дополнительными независимыми параметрами. Это позволяет рассматривать неравновесную систему как равновесную, но с большим числом параметров и соответствующих им обобщенных сил, удерживающих систему в равновесии, причем термодинамические функции системы в неравновесном состоянии будем считать равными значениям этих функций у равновесной системы с дополнительными удерживающими силами . [c.120]

Следовательно, состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами а,-, но и еще одной величиной t, характеризующей ее внутреннее состояние. Значения t при тепловом контакте различных равновесных систем в результате обмена энергией становятся для них одинаковыми как при продолжающемся тепловом контакте, так и после его устранения . [c.17]

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]

Опыт показывает, что две системы, каждая из которых при тепловом контакте с третьей находится в состоянии термодинамического равновесия, будут находиться в состоянии термодинамического равновесия между собой независимо от различия или равенства их внешних параметров (свойство транзитивности термодинамического равновесия). Из этого свойства следует, что состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами, но и еще одной величиной, характеризующей ее внутреннее состояние. Эта величина, имеющая одно и то же значение для всех систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, называется температурой. [c.19]

При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и температуры. [c.20]

При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и температуры, и, таким образом, равновесное состояние системы определяется внешними параметрами и еще одной величиной — температурой или одним из внутренних параметров. [c.21]

II. Состояние термодинамического равновесия системы определяется внешними параметрами и одним внутренним — температурой. Вместо температуры может быть взята энергия системы (эргодическая гипотеза). [c.260]

Из второго положения следует, что если равновесные замкнутые (без обмена массой) системы привести во взаимный тепловой контакт, то всегда, независимо от равенства или различия их внешних параметров, в результате теплового обмена системы либо останутся по-прежнему в состоянии равновесия, либо рано или поздно перейдут в новое равновесное состояние, общее для обеих систем. Все зависит от внутренних состояний систем либо они таковы, что первоначальное равновесие сохранится, либо они приводят к установлению нового равновесия. Таким образом, состояние термодинамического равновесия любой системы определяется не только внешними параметрами, но еще и некоторой величиной, связанной с тепловой формой энергии и отражающей, следовательно, внутреннее состояние системы. Ею, в частности, может служить величина, которая имела разные значения в равновесных системах до их теплового контакта и приобрела одно значение в новом общем равновесном состоянии. [c.260]

Из этого следует, что состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами, но и еще величиной, характеризующей ее внутреннее состояние — состояние теплового движения — температурой. Термодинамические системы обладают равной температурой, если они находятся в термодинамическом равновесии друг с другом. [c.12]

О)гласно второму исходному положению термодинамики, состояние термодинамического равновесия системы определяется внешними параметрами и одним внутренним — температурой. Поэтому все внутренние параметры равновесной термодинамической системы — функции внешних параметров и температуры, т. е. они не являются независимыми параметрами. Так как энергия системы есть ее внутренний параметр, то при равновесии она оказывается функцией внешних параметров и температуры. Поэтому можно выразить температуру через внешние параметры и энергию. И тогда в качестве второго исходного положения можно взять взамен вышеизложенного следующее при термодинамическом равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и энергии (эргодическая гипотеза). [c.13]

Рассмотрим термодинамическую систему, части которой могут находиться или не находиться в равновесии. При равновесии нее внутренние параметры являются функциями внешних параметров и температуры. Если система отклонена от состояния равновесия, то внутренние параметры являются дополнительными независимыми параметрами, характеризующими систему. Предположим, что при нарушении равновесия систему можно разделить на такие макроскопические подсистемы, относительно каждой из которых можно сказать, что при надлежащем изменении внешних условий, например- путем введения соответствующих полей или перегородок, она находилась бы в равновесии при данных значениях внутренних параметров. Под термодинамическими функциями в неравновесном состоянии мы будем понимать термодинамические функции системы, которая становится равновесной при данных значениях внутренних параметров, благодаря изменению внешних условий. [c.50]

При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы —функции внешних параметров и температуры, при которой находится наша система. [c.28]

Хаотическое движение молекул газа имеет тот результат, что они стремятся к равномерному распределению по всему предоставленному им объему, а взаимный обмен энергией обусловливает равномерное распределение между ними всей внутренней энергии газа. Та ким образом, наиболее естественным является такое состояние газа, при котором удельный объем, давление и температура, а вместе с ними и все остальные параметры, имеют одинаковое значение во всех точках объема, занимаемого газом. Такое термодинамическое состояние газа называется равновесным. Внешние воздействия (например, односторонний нагрев или перемещение поршня в цилиндре, заполненном газом) нарушают равновесие, и параметры газа перестают быть одинаковыми во всех точках, но после того, как внешнее возмущение прекратится, газ вновь приходит самопроизвольно к состоянию равновесия. [c.15]

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]

В построении курса отразились вышеотмеченные задачи, которые ставил перед собой автор. Главное внимание было обращено на те положения термодинамики, которые касаются свойств термодинамического равновесия. При этом, на мой взгляд, уже в феноменологической термодинамике естественно было ввести то разделение параметров, определяющих состояние системы, на внешние и внутренние, которое обычно делается в статистике. При выводе основного уравнения термодинамики обратимых процессов я остановился в конце концов на выводе, при котором, с одной стороны, выпячивается наиболее важное — существование интегрирующего множителя для элементарного количества тепла, полученного системой, и, с другой стороны, обходится применение теоремы Каратеодори о пфаффовых формах с п не- [c.11]

Для решения вопроса о равновесии нам нугкно составить выражение для свободной энергии (в данном случае, поскольку внешний параметр — давление, это будет термодинамический потенциал) в неравновесном состоянии как функцию р, Т и внутреннего параметра v. Согласно общему методу ( 30) мы должны для этого путем введения дополнительных сил привести систему изотермическим квазистатическим путем в состояние с нужным значением внутреннего параметра, затем мгновенно выключить дополнительные силы и определить совершенную работу, которая п будет равна разности свободных энергий. Дополнительной внешней сплои, при наличии которой наша система прп удельном объеме v будет в равновесном состоянии, может служить дополнительное внешнее давление подходящей величины. Обозначим это значение давления через Piv). [c.115]

Нас в этой главе будут интересовать такие процессы, в которых изменение внутренних термодинамических параметров происходит не спонтанным образом, а полностью контролируется изменением внешних] термодинамических параметров и температуры. Как следует из второго постулата термодинамики, для этого достаточно, чтобы во время эволюции системы она в каждый момент времени находи, гась в состоянии термодинамического равновесия. [c.32]

PaBHOBe Tie системы при данных внешних условиях (т. е. внешних параметрах) обусловлено внутренними факторами, а следовательно, однозначно характеризуется теми из внутренних параметров, которые не зависят от размеров системы, т. е. интенсивными внутренними параметрами. Параметры, выбранные в качестве определяю-Ш.ИХ состояние равновесия системы, называют независимыми-, все другие термодинамические параметры или вообще любые свойства системы в равновесном состоянии могут быть выражены через эти независимые параметры и являются поэтому зависимыми, т. е. функциями независимых параметров. Число независимых параметров, определяющих равновесное состояние, различно для разных систем. [c.11]

Использование синергетических принципов при разработке новых неравновесных технологий открыло поистине фантастические возможности формирования профилей изделий и сварки путем управления тепловыми потоками при воздействии на металл концентрированными потоками энергии (КПЭ). Следует отметить, что КПЭ для обработки и сварки металлов используется уже несколько десятилетий, но при разработке технологических процессов не учитывались особые свойства системы КПЭ—металл, находящейся вдали от термодинамического равновесия. Их использование позволяет оптимизировать процессы путем доведения их до самоорганизующихся. Эти возможности связаны с тем, что при воздействии на. металл КПЭ (струи плазмы, лазерные, электронные и другие лучи) теплофизические процессы, происходящие в нем, целиком определяются температурным полем [571]. Однако вид пространственно-временной структуры при воздействии КПЗ зависит от технологических параметров. Самоорганизующиеся процессы отвечают условиям воздействия, при которых переходы устойчивость—неустойчивость—устойчивость определяются внутренними динамическими взаимодействиями между подсистемами, контролируемыми автоколебаниями. Последние относятся, как известно, к нелинейным процессам. Существенной особенностью воздействия внешней периодической силы на автоколебательную систему является существование областей синхронизации автоколебаний внеигаим периодическим сигналом. [c.359]

Непосредственное измерение температуры невозможно, так как она характеризует состояние термодинамического равновесия макроскопической системы, является мерой теплового движения, и для ее измерения нельзя ввести эталон, как в случае аддитивных величин (длины, массы, времени). Возможность определения температуры основана на том, что при изменении температуры изменяются внутренние параметры системы, и измерение какого-либо из этих параметров позволяет нс1ходить температуру с помощью уравнения состояния системы [1.5]. Единицы измерений (градусы) и способы их стандартизации выбираются путем соглашения между экспертами. Единица измерения термодинамической температуры (кельвин) определяется как 1/273,16 температуры, соответствующей тройной точке воды. Направление температурной шкалы также выбрано условно считается, что при сообщении телу энергии при постоянных внешних параметрах его температура повышается [1.6]. [c.8]

Для Среды, находящейся в локально равновесном еостоянии, функции состояния частицы являются теми же самыми, что и функции состояния рассматриваемой ореды в термодинамическом равновесии с той разницей, что независимые параметры, т. е. аргументы этих функций, в случае тepмoдинaмичe i oгo равновесия неизменны, а в случае локального равновесия зависят от положения частицы и времени. Например, приходящаяся на единицу массы внутренняя энерлия е для простой среды, находящейся в равновесном состоянии, определяется из опыта, как функция е(р. Г), где р и Т — постоянны (при наличии внешнего поля г=г(р(г). Г). Для той же среды, находящейся в локально равновесном состоянии, внутренняя энергия будет иметь вид [c.478]

Энергия системы Е при равновесии также зависит только от a , 2, , Т. Поэтому мы можем исключить температуру и вместо нее ввести энергию системы. Тогда данное положение термодинамики можно формулировать так При термодинамическо.ч равновесии все внутренние параметры суть функции только внешних параметров и энергии, т. е. [c.182]

Как мы знаем, средние по времени от функций состояния дают равновесные (соответствующие термодинамическому равновесию) значения этих функций. Сопоставим же только что сделанный вывод о зависимости средних по времени от постоянных движения со сформулированным в 5 положением термодинамики. Согласно этому положению равновесные значения функций состояния (внутренние параметры), т. е. их средние повремени, зависят только от одной постоянной — энергии системы. Они зависят, конечно, и от внешних параметров, ио эту зависимость мы в данном параграфе рассматривать не будем, считая внешние параметры постоянными. Поэтому, чтобы удовлетворить указаиному положению термодинамики, нужно предположить, что рассматриваемые нами молекулярные системы обладают тем специальным свойством, что для них среднее по времени от любой однозначной функции состояния зависит только от значения интеграла энергии а, = Е. Для любой F(Z) мы должны, следовательно, иметь соотношение [c.189]

Энергия системы — функция координат и скоростей ее молекул и внешних параметров. Поэтому энергия системы. может рассматриваться как внутренний параметр системы. При равновесии, в силу только что сформулированного положения, энергия будет функцией внешних параметров н температуры. Решив соответствующее этой функции уравнение, мы выразим температуру через энергию и внутрекине параметры. Поэтому основное положение, относящееся к термодинамическому равновесию, можно сформулировать еще следующим образом. [c.28]

При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы — функции внешних параметров и энереиа системы ). [c.28]

Выводы термодинамики обычно используют следующее поло-жекие Значения всех внутренних параметров при термодинамическом равновесии аависят только от внешних параметров и температуры. [c.182]

Одно из первых обобш.ений заключается в предположении, что термодинамические функции и параметры сохраняют свое значение и смысл для неравновесных состояний. Для таких функций, как внутренняя энергия и энтропия, подобное обобш,ение представляется естественным, так как ясно, что при неравновесном состоянии внутренняя энергия и энтропия имеют определенные значения. Это относится и к объему неравновесной системы и к некоторым другим внешним параметрам. Более сложным является вопрос о давлении (плотности) и температуре, которые в разных частях неравновесной системы могут иметь разное значение и поэтому для системы в целом неопре-делены. В этом случае целесообразно разбить систему на части (подсистемы), которые с достаточной степенью приближения будут характеризоваться определенными значениями давления и температуры. При таком подходе любая система представляется совокупностью находящихся в локальном равновесии подсистем. Другая возможность заключается в введении при рассмотрении необратимого процесса некоторых внешних силовых и температурных полей, с помош,ью которых можно осуществить равновесное состояние с таким же распределением давления и температуры, как и в неравновесном состоянии [2]. [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...