Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика" -> 30

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 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 240 >> Следующая

® *г пример, первую (рис. 14). Совершив ади-
абатический переход из О' в О через промежуточное состояние /, можно написать
Uoo' = Ao'i + Ахо = Ui — иг,
О' • т. е. мы снова приходим к соотноше-
Рис. 14. нию (14.3). Оно показывает, что разность
U\ — Ux не зависит от выбора состояния 1, а только от состояний О и О'. Тем самым наше утверждение доказано. Случай в совершенно аналогичен случаю б.
4. Для квазистатических процессов Лвнеш = —А. В этом случае вместо (14.1) можно написать
Ui — U2 = А, (14.4)
т. е. работа системы при адиабатических процессах совершается за счет убыли внутренней энергии.
5. Отметим одну трудность, которая встречается при описанном способе введения понятия внутренней энергии. При очень высоких температурах все вещества переходят в состояние полностью или частично ионизованного газа, называемого плазмой. Не существует материалов, из которых можно было бы изготовить оболочку для удержания вещества в таком состоянии *).
Таким образом, не всегда возможно даже приближенно осуществить адиабатическую изоляцию системы. В этих условиях понятие адиабатической оболочки превращается в абстракцию, лишенную реального содержания. Становится бессодержательным и определение внутренней энергии с помощью адиабатической оболочки. Существует, по-видимому, единственный путь, каким может быть преодолена эта трудность. Он дается на основе представлений молекулярнокинетической теория. В этом случае внутренняя энергия тела определяется как сумма кинетической энергии внутренних движений составляющих его частиц (молекул, атомов, электронов и т. и.) и потенциальной энергии силовых пелен, с помощью которых осуществляется взаимодействие между этими частицами. Однако, если температуры не очень высоки, определение внутренней энергии, использующее представление об адиабатической оболочке, вполне возможно и более соответствует духу аксиоматической термодинамики.
*) Удержание плазмы может быть осуществлено только силовыми полями. В звездах оно осуществляется полями тяготения. В земных условиях проблема удержания горячей плазмы возникла в связи с попыткой осуществления управляемой термоядерной реакции. Плазму пытаются удерживать с помощью сильных магнитных полей, воздействующих на заряженные частицы, из которых она состоит. Но таким путем не может быть достигнута полная адиабатическая изоляция системы, хотя бы уже потому, что плазма, нагретая до весьма высоких температур, интенсивно теряет энергию на электромагнитное излучение. Кроме того, силовые поля, удерживающие плазму, оказывают влияние на ее состояние, и следовательно, меняют запас энергии в ней.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
57
6. Следует подчеркнуть, что говоря о внутренней энергии, отвлекаются от макроскопических движений системы и от воздействий на нее внешних силовых полей. Внутренняя энергия зависит только от параметров, характеризующих внутреннее состояние тела, но не может явно зависеть от его макроскопического движения и от внешних сил, действующих на тело. Понятие внутренней энергии, строго говоря, относится к телам, находящимся в состоянии термодинамического равновесия. На неравновесные состояния оно может быть распространено в тех случаях, когда рассматриваемая система тел может быть разделена на достаточно малые макроскопические части, каждая из которых в рассматриваемый момент времени практически находится в равновесном состоянии. В такой системе различные малые макроскопические части могут двигаться с различными скоростями, находиться под разными давлениями и иметь разные температуры. В этих случаях полная энергия системы складывается из: 1) кинетической энергии движения ее макроскопических частей, 2) потенциальной энергии системы в поле внешних сил и 3) внутренней энергии.
Внутренняя энергия в свою очередь состоит из суммы внутренних энергий макроскопических подсистем, на которые мысленно можно разделить всю систему, а также энергии взаимодействия этих подсистем. Взаимодействие между подсистемами осуществляется посредством молекулярных сил, действие которых простирается на малые расстояния порядка 10-8—1(Г7 см. Ввиду этого энергия взаимодействия макроскопических подсистем пропорциональна площади поверхности, вдоль которой они соприкасаются между собой. Она называется поэтому поверхностной энергией. В большинстве случаев поверхностной энергией пренебрегают, так как ею обладают только молекулы тонкого пограничного слоя, объем которого пренебрежимо мал по сравнению с объемами самих подсистем. В таком приближении внутренняя энергия обладает свойством аддитивности, т. е. внутренняя энергия системы равна сумме внутренних энергий подсистем, из которых она состоит. Но пренебрегать поверхностной энергией можно не всегда. Например, этого нельзя делать при рассмотрении явлений поверхностного натяжения, так как сами эти явления обусловлены именно наличием поверхностной энергии.
Если адиабатическая оболочка, в которую заключена система, жесткая, то при всех процессах работа системы равна нулю. При отсутствии внешних силовых полей такая система является изолированной или замкнутой. Ее внутренняя энергия при любых изменениях сохраняется постоянной.
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed