Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика" -> 24

Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика — Физматлит, 1970. — 565 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykurstermodinamika1970.djvu
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 240 >> Следующая

42
ТЕМПЕРАТУРА
І ГЛ. [
Опыт показывает, что при неизменных внешних условиях эта величина приближается к определенному пределу р, когда число п, а также общее время наблюдения tn — становятся достаточно большими. Величина р при макроскопическом описании и принимается за плотность тела. Если в объеме V содержится одна или небольшое число молекул, то отклонения мгновенных значений величины р от ее среднего значения р очень велики — они сравнимы с самой плотностью р. При увеличении объема V отклонения становятся все меньше и меньше. Для больших объемов, содержащих громадное количество молекул, флуктуации плотности мало заметны. Феноменологическая термодинамика от флуктуаций отвлекается.
Подобно плотности ведут себя и другие макроскопические параметры, например давление газа. Давление газа на стенку сосуда есть результат ударов о стенку молекул, беспорядочно движущихся с тепловыми скоростями. Возьмем малый участок стенки с площадью •S. Пусть F означает мгновенное значение силы, с которой действуют на этот участок ударяющие молекулы. Сила, отнесенная к единице площади, равна Р = F/S. Величина Р, как и плотность, беспорядочно флуктуирует во времени. В термодинамике имеют дело не с мгновенными, а со средними значениями величины Р за большие промежутки времени — очень большие по сравнению с длительностью одного удара, с длительностью промежутка времени между двумя последовательными ударами или другими характерными временами. Эту среднюю величину Р при макроскопическом рассмотрении и принимают за давление газа. То обстоятельство, что давление газа воспринимается нашими грубыми измерительными приборами как сила, непрерывная во времени и непрерывно распределенная по площади, на которую она действует, объясняется колоссальностью числа молекул, бомбардирующих эту площадь, а также исключительной малостью этих частиц. При повышении чувствительности приборов регистрируются и самопроизвольные беспорядочные колебания давления — тепловые флуктуации.
Из этих примеров видно, что макроскопические термодинамические параметры имеют смысл средних значений (за большой промежуток времени) каких-то функций, характеризующих динамическое состояние системы. Только с подобными средними и имеет дело феноменологическая термодинамика. Их мы будем обозначать посредством р, Р, V, ..., т. е. будем опускать черту или любой другой знак усреднения.
3. Макроскопические параметры, определяющие состояние системы и ее отношение к окружающим телам, разделяются на внутренние и внешние. Внутренние параметры определяют внутреннее состояние системы. Внешними параметрами характеризуются внешние тела и силовые поля, воздействующие на систему. Приведем примеры внутренних и внешних параметров.
МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
43
Пусть газ заключен в сосуде с твердыми стенками. Объем сосуда определяется положением внешних тел — стенок. Это внешний параметр. Давление, оказываемое газом на стенку сосуда, зависит от скоростей теплового движения его молекул. Оно является внутренним параметром. Если газ двух- или многоатомный, то при его нагревании молекулы диссоциируют, т. е. распадаются на атомы или группы атомов. При дальнейшем нагревании атомы газа ионизуются — расщепляются на заряженные ионы или электроны. Отношение числа диссоциировавшихся молекул к общему числу их называется степенью диссоциации молекул газа. Аналогично определяется степень ионизации его, как отношение числа ионизовавшихся атомов к общему числу их. Степень диссоциации и степень ионизации газа — внутренние параметры. В электрическом поле газ поляризуется, а в магнитном — намагничивается, возникают электрический и магнитный моменты газа. Эти величины являются внутренними параметрами. Напряженности же внешних электрического и магнитного полей, в которых помещен газ, являются параметрами внешними.
Допустим теперь, что газ заключен в цилиндре под поршнем, который может свободно перемещаться. Пусть на поршне лежит груз веса Q. Если площадь поршня равна S, то груз Q оказывает давление Р = Q/S на каждую единицу площади поршня. Давление Р в таком смысле будет внешним параметром, так как оно определяется весом внешнего тела — груза Q. Объем газа V определяется положением подвижной стенки сосуда — поршня. Однако теперь объем V становится внутренним параметром, так как положение поршня с грузом зависит от внутреннего давления, оказываемого газом на поршень.
В состоянии термодинамического равновесия каждый внутренний параметр является однозначной функцией внешних параметров и температуры системы. Это утверждение является результатом обобщения опытных фактов. Примером может служить уравнение состояния. Внутренний параметр — давление газа Р — здесь однозначно определяется температурой газа и внешним параметром — объемом сосуда V, в котором заключен газ. Сформулированное общее положение является одним из важнейших постулатов аксиоматической термодинамики. Уравнение, выражающее функциональную связь между внутренними и внешними параметрами системы в состоянии термодинамического равновесия, называется обобщенным уравнением состояния системы.
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed