Термодинамика - Базаров И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Изложенное положение о существовании температуры как особой функции состояния равновесной системы представляет второе исходное положение термодинамики. Р. Фаулер и Э. Гуггенгейм назвали его нулевым началом, так как оно, подобно первому и второму иачалам. опреде.чяющим существование некоторых функций состояния, устанавливает существование температуры у равновесной системы.
Температура, как мы видим, является термодинамически равновесным параметром, так как существует только у термодинамически равновесных систем, притом у таких, части которых не взаимодействуют друг с другом (т. е. энергия взаимодействия частей мною меньше их собственной внутренней энергии), так что энергия системы равна сумме энергий ее частей. Следовательно, согласно второму исходному положению термодинамики, энергия термодинамических систем является аддитивной функцией. Большие гравитируюіцие системы не являюіся поэтому термодинамическими, так как для них принцип аддитивности энергии не выполняется вследствие дальнодействующего характера гравитационных сил.
Таким образом, второе исходное положение также ограничивает применение термодинамики к реальным системам.
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**'.
Энергия различных сисіем при этом, вообще говоря, различна.
**' Так как состояние термодинамической системы определяется внешними
19 Следовательно, внутренние параметры хотя и характеризуют состояние системы, но не являются независимыми параметрами равновесной сисісмьі.
Итак, все равновесные внутренние параметры системы являются фуHVUUя ми внешних параметров и температуры (ст^р^п постулат термодина мики).
Т?к как энергия системы является ее внутренним параметром, то при равновесии она будет функцией от внешних параметров и температуры. Выражая из этой функции температуру через энерт ию и внешние парамеїрьі, вюрое исходное положение термодинамики можно сформулировать также в следующем виде: при термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и энергии*1.
Второе исходное положение термодинамики позволяет определить изменение температуры тела по изменению какого-либо его внутреннего параметра, на чем основано устройство различных термометров.
Дття установления того, какая температура больше, а какая — м^чьтле, вводится дополнительное условие: считается, "то при сообщении телу энергии при постоянных внешних парячеIpnX его температура повышается. Такое дополнительное условие для уточнения ион»іия температуры означает, чю для внутренней энергии системы можно выбрать монотонно возрастающую (hvHKUHFo температуры; это действительно возможно вследствие зьг'ЄК9.ю".рй из оиьпа единственности распределения энергии по частям системы и одновременного роста энергии частей при увеличении общей энергии системы (см. задачу 1.1),
При практическом определении температуры приходитсч пользоваться какой-либо определенной шкалой, связанной с тем или иным веществом. В качестве термометрического парамефа обычно используется объем этого вещества, а шкалу выбирают по Цельсию: разность объемов тела при тепловом равновесии
п<ір:;: утрами п температурой, а понятие температуры (как меры иитеисі'пносги TPmnmiro движения) чуждо механике. ТО механические системы Hf F4.T°V>"ira термодинамическими (формально их можно рассматривать как частный случай термодинамических систем, у которых интенсивность теплового движения равна нулю) Понятно поэтому, что некоторые выводы термодинамики оказываются ні-ипимошшьіми к механическим системам. Э і о і лавным Ытоазом выводы, «•гтачнце С OCOfieinuiCTHMH теплопого движения В M a KWV К ГШ И чес К их системах (необратимость е^ЧО'"П->р0Н"'ХТ>. еепчтненных Irpi-MCCr"') В свя*ч с этим во избежание пед с разумений при определении тех или кпых термодинамических понятий необходимо с самого начала механические системы не рассматривать наравне с термодинамическими и применять выводы термодинамики к механическим системам каждый раз после особого обсуждения, так как переход от механических систем к термодинамическим (статистическим) связан с качественным скачком от одною вида движения к другому.
*' Рияновесіше системы, у которых внутренние параметры являются фунг'гиями риецтих параметров и энергии, называются зпгг*ді'чгг*рлт Термо-діптамика. слсторятсльно, рассматривает эргодичсскнс системы.
20 его с кипящей водой при нормальном атмосферном давлении и тающим льдом при том же давлении равномерно делят на 100; каждое деление соответствует одному градусу, температура тающего льда принимается за 0 uC*'.
Эмпирической температурой тела называют установленную опытным путем меру отклонения термодинамического состояния тела от состояния теплового равновесия с тающим льдом, находящимся под нормальным атмосферным давлением.
