Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Некоторые общие понятия термодинамики





В то время как молекулярно-кинетическая теория истолковывает свойства тел, которые наблюдаются на опыте, как суммарный результат действия молекул (квазичастиц), термодинамика изучает свойства и изменения состояния вещества, не интересуясь микроскопической картиной. В основе термодинамики лежит несколько фундаментальных законов, установленных на основе обобщения большой совокупности опытных фактов; это требует введения соответствующих понятий. Рассмотрим их.

Термодинамической системой или просто системой будем называть любую физическую систему, состоящую из большого ансамбля частиц – атомов и молекул, которые совершают бесконечное тепловое движение и, взаимодействуя между собой, обмениваются энергиями. Такими системами, и притом простейшими, являются газы, молекулы которых совершают беспорядочное поступательное и вращательное движения и при столкновениях обмениваются кинетическими энергиями; не являются исключением твёрдые тела и жидкости.

Любая система может находиться в различных состояниях, отличающихся термодинамическими параметрами. Для системы «идеальный газ» такими являются Т, V, Р, в том числе сортность (m, М) и масса (m) газа. При неизменных внешних условиях равновесное состояние остаётся постоянным сколь угодно долго и может быть нарушено лишь воздействием извне. Любое равновесное состояние системы может быть изображено точкой на графике, если по координатным осям х, у откладывать значения каких-либо параметров. Для идеального газа в осях V, Р равновесные состояния 1 и 2 представлены на рис. 6.1.. Каждому состоянию соответствуют свои параметры давления Р и объёма V; сортность и масса газа неизменны.

Рис. 6.1.  
Если какой-либо параметр системы, несмотря на отсутствие внешних воздействий, в разных точках её неодинаков, состояние системы называют неравновесным. Если система изолирована от других тел и представлена самой себе, параметр системы выравнивается и примет одинаковое для всех точек значение – система перейдёт в равновесное состояние. Время перехода системы из неравновесного состояния в равновесное называется временем релаксации. Обратный переход из равновесного состояния в неравновесное может быть осуществлён при помощи внешних воздействий на систему. Неравновесным является, в частности, состояние системы с различными температурами в различных местах; например, выравнивание температуры в газах, твёрдых и жидких телах есть переход этих тел в равновесное состояние с одинаковой температурой в пределах всего объёма тела. В неравновесном состоянии может находиться и двухфазная система, состоящая из жидкости и её пара. Если над поверхностью жидкости, находящейся в закрытом сосуде, имеется ненасыщенный пар, то состояние системы неравновесное: число молекул N 1, покидающих жидкость в единицу времени, больше, чем число молекул N 2, возвращающихся за это же время из пара в жидкость. Вследствие этого с течением времени число молекул в парообразном состоянии увеличивается до тех пор, пока не установится равновесное состояние с N 1 = N 2. Неравновесное состояние не может быть отображено на графике, потому что хотя бы один из параметров не будет иметь в неравновесном состоянии определённого значения.

Переход физической системы из одного состояния в другое через какую-то последовательность промежуточных состояний называется процессом. Процесс называется обратимым, если изменения в системе можно провести в обратном направлении через те же промежуточные состояния, через которые проходила система в прямом направлении. При обратном переходе не только сама система, но и связанные с нею окружающие тела в точности возвращаются в первоначальное состояние.

Переход системы из одного состояния в другое связан с нарушением равновесия системы. Следовательно, при протекании в системе какого-либо процесса она проходит через последовательность неравновесных состояний. Процесс называется равновесным, если начальное, конечное и все промежуточные состояния системы являются равновесными. Отсюда следует, для равновесности процесса, происходящего внутри термодинамической системы, существование или отсутствие «остаточных изменений» в окружающих телах не имеет значения; важно только, чтобы каждое из промежуточных состояний системы было равновесным. Промежуточные состояния могут быть равновесными только в двух предельных случаях: скорость внешнего воздействия бесконечно мала; скорость процессов релаксации (переход системы из неравновесного состояния в равновесное) бесконечно велика. Равновесный процесс может быть изображён на графике соответствующей кривой (рис.6.1.). Неравновесные процессы, как правило, условно изображаются пунктирными кривыми.

Понятия равновесного состояния и равновесного процесса играют большую роль в теоретической термодинамике. Все количественные выводы термодинамики строго применимы только к равновесным процессам.

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 497. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...


Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...


Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Случайной величины Плотностью распределения вероятностей непрерывной случайной величины Х называют функцию f(x) – первую производную от функции распределения F(x): Понятие плотность распределения вероятностей случайной величины Х для дискретной величины неприменима...

Схема рефлекторной дуги условного слюноотделительного рефлекса При неоднократном сочетании действия предупреждающего сигнала и безусловного пищевого раздражителя формируются...

КОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006* устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм...

Философские школы эпохи эллинизма (неоплатонизм, эпикуреизм, стоицизм, скептицизм). Эпоха эллинизма со времени походов Александра Македонского, в результате которых была образована гигантская империя от Индии на востоке до Греции и Македонии на западе...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия