Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Термодинамический метод, в отличие от статистического, не связан с какими-либо конкретными представлениями о внутреннем строении тел и характере .движения образующих их частиц. Термодинамика оперирует с макроскопическими характеристиками изучаемых ею объектов, основываясь на нескольких экспериментально установленных положениях — законах (началах) термодинамики, которые обладают весьма большой общностью. Поэтому термодинамический ме-
11.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
167
тод используется для теоретического анализа общих закономерностей самых разнообразных явлений.
4°. Термодинамической системой называют совокупность макроскопических объектов (тел и полей), обменивающихся энергией как друг с другом, так и с внешней средой, т. е. с внешними по отношению к системе телами и полями.
Термодинамическую систему называют замкнутой или изолированной, если отсутствует всякий обмен энергией между нею и внешней средой. Систему называют изолированной в тепловом отношении или адиабатически изолированной, если отсутствует теплообмен между нею и окружающей средой. Термодинамическую систему, обменивающуюся энергией с внешней средой только путем теплообмена, называют изолированной в механическом отношении. Систему называют закрытой, если между ней и внешней средой нет обмена веществом (массообмена). В противном случае систему называют открытой.
5°. Гомогенной, называют термодинамическую систему, внутри которой нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга макроскопические части системы, различающиеся по своим свойствам и составу. Термодинамическую систему, не удовлетворяющую этому условию, называют гетерогенной. Гомогенными системами являются, например, смеси газов, жидкие и твердые растворы, а также всякое химически однородное тело, находящееся целиком в каком-либо одном агрегатном состоянии. Примерами гетерогенных систем являются тающий лед, влажный пар, многие сплавы и горные породы. Систему называют физически однородной, если ее состав и физические свойства одинаковы для всех макроскопических частей этой системы, равных по объему. Примером такой системы может служить газ, на который не действует внешнее силовое поле.
Фазой называют совокупность всех гомогенных частей термодинамической системы, которые в отсутствие внешнего силового воздействия являются физически однородными. Например, влажный пар состоит из двух фаз — кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.
Компонентами (независимыми компонентами) термодинамической системы называют различные вещества, наименьшее число которых достаточно для образования всех фаз системы.
168
Il 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Раствором называют гомогенную систему (твердую, жидкую или газообразную), состоящую из двух или большего числа химически чистых, веществ. Один из компонентов раствора (обычно тот, который содержится в наибольшем количестве) называют растворителем, а остальные компоненты — растворенными веществами.
6°. Состояние термодинамической системы определяют совокупностью значений ее термодинамических параметров (параметров состояния) — всех физических величин, характеризующих макроскопические свойства системы (ее плотность, энергию, вязкость, поляризацию, намагниченность и т. д.). Два состояния системы считают разными, если для них численные значения хотя бы одного из термодинамических параметров неодинаковы. Состояние системы называют стационарным, если оно не изменяется во времени. Стационарное состояние системы называют равновесным, если его неизменность во времени не обусловлена протеканием какого-либо внешнего по отношению к системе процесса.
Термодинамические параметры системы взаимосвязаны. Поэтому равновесное состояние системы можно однозначно определить, указав значения ограниченного числа этих параметров. Основными параметрами состояния являются давление, температура и удельный (или молярный) объем.
В термодинамике различают внешние и внутренние параметры состояния системы. Внешними параметра ми состояния называют параметры, зависящие только от обобщенных координат внешних тел, с которыми взаимодействует система. Примером внешнего параметра для газа является его объем, зависящий от положения внешних тел — стенок сосуда. Для газа, находящегося в гравитационном или каком-либо другом внешнем силовом поле, внешним параметром является также напряженность этого поля. Внутренними параметрами состояния называют параметры, зависящие как от обобщенных координат внешних тел, так и от усредненных значений координат и скоростей частиц, образующих систему. Внутренними параметрами являются, например, давление и энергия системы.
7°. Давлением называют физическую величину р, равную пределу отношения нормальной силы AFn, дей-
ІІ.11. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
169
ствующей на участок поверхности тела площадью AS, к величине AS при AS, стремящейся к нулю:
,. AFn d Fn
р = hm —- = —- .
AS-О AS AS
Удельным объемом v называют величину, обратную
плотности р: и = і . Для однородного тела удельный P
объем равен отношению его объема к массе.
Количество вещества в системе оценивают количеством содержащихся в ней одинаковых структурных элементов (атомов, молекул, ионов или других частиц). В Международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль. Количество одинаковых частиц, содержащихся в одном их моле, называют постоянной {числом) Авогадро Na = 6,022 ¦ IO23 моль-1.
