Ta pati sistema gali b?ti skirtingose b?senose. Kiekvienai sistemos b?senai b?dingas tam tikras termodinamini? parametr? ver?i? rinkinys. Termodinaminiai parametrai apima temperat?r?, sl?g?, tank?, koncentracij? ir kt. Pakeitus bent vien? termodinamin? parametr?, pasikei?ia visos sistemos b?sena. Jei termodinaminiai parametrai yra pastov?s visuose sistemos ta?kuose (t?ryje), termodinamin? sistemos b?sena vadinama pusiausvyra.

I?skirti vienalytis Ir nevienalytis sistemos. Homogenin?s sistemos susideda i? vienos faz?s, heterogenin?s – i? dviej? ar daugiau fazi?. Faz? – Tai yra sistemos dalis, vienalyt? visuose sud?ties ir savybi? ta?kuose ir atskirta nuo kit? sistemos dali? s?saja. Vienalyt?s sistemos pavyzdys yra vandeninis tirpalas. Bet jei tirpalas yra prisotintas ir indo apa?ioje yra druskos kristal?, tada nagrin?jama sistema yra nevienalyt? (yra fazi? riba). Kitas vienalyt?s sistemos pavyzdys yra paprastas vanduo, ta?iau vanduo su jame pl?duriuojan?iu ledu yra nevienalyt? sistema.

Norint kiekybi?kai apib?dinti termodinamin?s sistemos elges?, pristatoma b?senos parametrai - dyd?iai, vienareik?mi?kai nustatantys sistemos b?sen? tam tikru momentu. B?senos parametrus galima rasti tik remiantis patirtimi. Termodinaminis metodas reikalauja, kad juos b?t? galima i?matuoti empiri?kai naudojant makroskopinius instrumentus. Parametr? skai?ius yra didelis, ta?iau ne visi jie reik?mingi termodinamikai. Papras?iausiu atveju bet kuri termodinamin? sistema turi tur?ti keturis makroskopinius parametrus: mas? M, apimtis V, spaudimas p ir temperat?ra T. Pirmieji trys i? j? apibr??ti gana paprastai ir gerai ?inomi i? fizikos kurso.

XVII – XIX am?iuje buvo suformuluoti eksperimentiniai ideali? duj? d?sniai. Trumpai juos prisiminkime. Ideal?s duj? izoprocesai – procesai, kuriuose vienas i? parametr? i?lieka nepakit?s. 1. Izochorinis procesas . Charleso ?statymas. V = konst. Izochorinis procesas vadinamas procesu, kuris vyksta, kai pastovus t?ris V. Duj? elgesys ?iame izochoriniame procese pakl?sta Charleso ?statymas : Esant pastoviam t?riui ir pastovioms duj? mas?s bei j? molin?s mas?s vert?ms, duj? sl?gio ir absoliu?ios temperat?ros santykis i?lieka pastovus: P/T= konst. Izochorinio proceso grafikas ant PV- vadinama diagrama izochoras . Naudinga ?inoti izochorinio proceso grafik? RT- Ir VT-schemos (1.6 pav.). Izochoro lygtis: kur P 0 yra sl?gis esant 0 °C, a yra duj? sl?gio temperat?ros koeficientas, lygus 1/273 laipsni? -1. Tokios priklausomyb?s grafikas nuo Рt-diagrama turi toki? form?, kaip parodyta 1.7 pav. Ry?iai. 1.7 2. Izobarinis procesas. Gay-Lussac d?snis. R= konst. Izobarinis procesas yra procesas, vykstantis esant pastoviam sl?giui P . Duj? elgesys izobarinio proceso metu pakl?sta Gay-Lussac d?snis : Esant pastoviam sl?giui ir pastovioms tiek duj? mas?s, tiek j? molin?s mas?s vert?ms, duj? t?rio ir absoliu?ios temperat?ros santykis i?lieka pastovus: V/T= konst. Izobarinio proceso grafikas ant VT- vadinama diagrama izobaras . Naudinga ?inoti izobarinio proceso grafikus PV- Ir RT-schemos (1.8 pav.). Ry?iai. 1.8 Izobar? lygtis: kur a = 1/273 laipsniai -1 - t?rio pl?timosi temperat?ros koeficientas. Tokios priklausomyb?s grafikas nuo Vt diagrama turi toki? form?, kaip parodyta 1.9 pav. Ry?iai. 1.9 3. Izoterminis procesas. Boyle-Mariotte d?snis. T= konst. Izoterminis procesas yra procesas, kuris ?vyksta, kai pastovi temperat?ra T. Ideali? duj? elgesys izoterminio proceso metu pakl?sta Boyle-Mariotte ?statymas: Esant pastoviai temperat?rai ir pastovioms duj? mas?s bei j? molin?s mas?s vert?ms, duj? t?rio ir j? sl?gio sandauga i?lieka pastovi: PV= konst. Izoterminio proceso grafikas ant PV- vadinama diagrama izoterma . Naudinga ?inoti izoterminio proceso grafikus VT- Ir RT-schemos (1.10 pav.). Ry?iai. 1.10 Izotermin? lygtis: (1.4.5) 4. Adiabatinis procesas (isentropinis): Adiabatinis procesas yra termodinaminis procesas, vykstantis be ?ilumos main? su aplinka. 5. Politropinis procesas. Procesas, kurio metu duj? ?ilumin? talpa i?lieka pastovi. Politropinis procesas yra bendras vis? auk??iau i?vardyt? proces? atvejis. 6. Avogadro d?snis. Esant tokiam pa?iam sl?giui ir toms pa?ioms temperat?roms, vienoduose t?riuose skirting? ideali? duj? yra tiek pat molekuli?. Viename molyje ?vairi? med?iag? yra N A=6,02·10 23 molekul?s (Avogadro skai?ius). 7. Daltono d?snis. Ideali?j? duj? mi?inio sl?gis lygus jame esan?i? duj? dalini? sl?gi? P sumai: 8. Jungtinis duj? ?statymas (Clapeyrono d?snis). Remdamiesi Boyle-Mariotte d?sniais (1.4.5) ir Gay-Lussac (1.4.3), galime daryti i?vad?, kad esant tam tikrai duj? masei

duj? mi?iniai. Kaip pavyzd? galime ?vardyti kuro degimo produktus vidaus degimo varikliuose, krosni? ir garo katil? krosnyse, dr?gn? or? d?iovinimo ?renginiuose ir kt.

Pagrindinis d?snis, lemiantis duj? mi?inio elgsen?, yra Daltono d?snis: bendras ideali? duj? mi?inio sl?gis yra lygus vis? jo komponent? dalini? sl?gi? sumai:

Dalinis sl?gis pi- sl?gis, kur? tur?t? dujos, jei jos vienos toje pa?ioje temperat?roje u?imt? vis? mi?inio t?r?.

Mi?inio nustatymo metodai. Duj? mi?inio sud?tis gali b?ti nurodyta pagal mas?, t?r? arba molines dalis.

Mas?s dalis vadinamas atskiro komponento mas?s santykiu Mi, iki mi?inio mas?s M:

Akivaizdu, kad.

Mas?s dalys da?nai nurodomos procentais. Pavyzd?iui, sausam orui; .

T?rinis frakcija – suma?into duj? t?rio V ir bendro mi?inio t?rio santykis V:.

Duota yra t?ris, kur? u?imt? duj? komponentas, jei jo sl?gis ir temperat?ra b?t? lyg?s mi?inio sl?giui ir temperat?rai.

Nor?dami apskai?iuoti suma?int? t?r?, para?ome dvi b?senos lygtis i- komponentas:

Pirmoji lygtis yra susijusi su duj? komponento b?sena mi?inyje, kai jis turi dalin? sl?g? pi ir u?ima vis? mi?inio t?r?, o antroji lygtis - ? suma?int? b?sen?, kai komponento sl?gis ir temperat?ra yra vienodi, kaip ir mi?inio, r Ir T. I? lyg?i? i?plaukia, kad

Susumavus ry?? (2.2) visiems mi?inio komponentams, gauname, atsi?velgiant ? Daltono d?sn?, i? kur. T?rio trupmenos taip pat da?nai nurodomos procentais. D?l oro,.

Kartais patogiau nurodyti mi?inio sud?t? molin?mis frakcijomis. Molin? dalis vadinamas apgam? skai?iaus santykiu Ni atitinkamo komponento iki bendro mi?inio moli? skai?iaus N.

Tegul duj? mi?inys susideda i? N1 pirmojo komponento apgamai, N2 moli? antrojo komponento ir tt Mi?inio moli? skai?ius ir komponento molin? dalis bus lyg?s .

Pagal Avogadro d?sn?, bet kuri? duj? molio t?riai tuo pa?iu metu r Ir T, vis? pirma, esant ideali?j? duj? b?senos mi?inio temperat?rai ir sl?giui yra vienodi. Tod?l bet kurio komponento suma?int? t?r? galima apskai?iuoti kaip molio t?rio sandaug? su ?io komponento moli? skai?iumi, t.y., ir mi?inio t?r? - pagal formul?. Tada , taigi, besimai?an?i? duj? nurodymas molin?mis dalimis yra lygus jo t?rio dali? nurodymui.

Duj? mi?inio duj? konstanta. Susumavus vis? mi?inio komponent? lygtis (2.1), gauname . Atsi?velgdami ? tai, galime ra?yti

Bendra termodinamin?s sistemos energija yra vis? sistemoje esan?i? k?n? kinetin?s jud?jimo energijos, j? s?veikos tarpusavyje ir su i?oriniais k?nais potencialios energijos ir sistemos k?nuose esan?ios energijos suma. Jei i? visos energijos atimsime kinetin? energij?, apib?dinan?i? visos sistemos makroskopin? jud?jim?, ir potenciali? jos k?n? s?veikos su i?oriniais makroskopiniais k?nais energij?, likusioji dalis parodys vidin? termodinamin?s sistemos energij?. .
Termodinamin?s sistemos vidin? energija apima mikroskopinio jud?jimo ir sistemos daleli? s?veikos energij?, taip pat j? intramolekulin? ir intrabranduolin? energij?.
Bendra sistemos energija (taigi ir vidin? energija), taip pat k?no potenciali energija mechanikoje gali b?ti nustatyta iki savavali?kos konstantos. Tod?l, jei sistemoje n?ra joki? makroskopini? judesi? ir jos s?veikos su i?oriniais k?nais, galime paimti „makroskopinius“ kinetin?s ir potencialin?s energijos komponentus, lygius nuliui, o sistemos vidin? energij? laikyti lygia jos bendrai energijai. ?i situacija susidaro, kai sistema yra termodinamin?s pusiausvyros b?senoje.
?veskime termodinamin?s pusiausvyros b?senos charakteristik? – temperat?r?. Tai dyd?io pavadinimas, kuris priklauso nuo b?senos parametr?, pavyzd?iui, nuo duj? sl?gio ir t?rio, ir yra sistemos vidin?s energijos funkcija. ?i funkcija paprastai turi monotoni?k? priklausomyb? nuo sistemos vidin?s energijos, tai yra, ji auga did?jant vidinei energijai.
Termodinamini? sistem? temperat?ra pusiausvyros b?senoje turi ?ias savybes:
Jei dvi pusiausvyros termodinamin?s sistemos yra terminiame kontakte ir turi t? pa?i? temperat?r?, tada visa termodinamin? sistema yra termodinamin?s pusiausvyros b?senoje esant tokiai pa?iai temperat?rai.
Jei bet kurios pusiausvyros termodinamin?s sistemos temperat?ra yra tokia pati kaip dviej? kit? sistem?, tada visos trys sistemos yra termodinamin?je pusiausvyroje esant tokiai pa?iai temperat?rai.
Taigi temperat?ra yra termodinamin?s pusiausvyros b?senos matas. Norint nustatyti ?i? priemon?, tikslinga ?vesti ?ilumos perdavimo s?vok?.
?ilumos perdavimas – tai energijos perdavimas i? vieno k?no ? kit? neperduodant med?iagos ir neatliekant mechaninio darbo.
Jei n?ra ?ilumos perdavimo tarp k?n?, kurie lie?iasi tarpusavyje, tai k?nai turi vienod? temperat?r? ir yra termodinamin?s pusiausvyros b?senoje vienas su kitu.
Jei izoliuotoje sistemoje, susidedan?ioje i? dviej? k?n?, ?ie k?nai yra skirtingos temperat?ros, tada ?ilumos perdavimas bus vykdomas taip, kad energija i? labiau ?ildomo k?no b?t? perkelta ? ma?iau ?ildom?. ?is procesas t?sis tol, kol k?n? temperat?ros bus lygios ir izoliuota dviej? k?n? sistema pasieks termodinamin?s pusiausvyros b?sen?.
Kad vykt? ?ilumos perdavimo procesas, b?tina sukurti ?ilumos srautus, tai yra, reikia i?eiti i? ?ilumin?s pusiausvyros b?senos. Tod?l pusiausvyros termodinamika apra?o ne ?ilumos perdavimo proces?, o tik jo rezultat? – per?jim? ? nauj? pusiausvyros b?sen?. Pats ?ilumos perdavimo procesas apra?ytas ?e?tajame skyriuje, skirtame fizikinei kinetikai.
Apibendrinant, reikia pa?ym?ti, kad jei vienos termodinamin?s sistemos temperat?ra yra auk?tesn? nei kitos, ji neb?tinai tur?s didesn? vidin? energij?, nepaisant to, kad kiekvienos sistemos vidin? energija did?ja did?jant jos temperat?rai. Pavyzd?iui, didesnis vandens t?ris gali tur?ti daugiau vidin?s energijos, net esant ?emesnei temperat?rai, nei ma?esnis vandens t?ris. Ta?iau ?iuo atveju ?ilumos perdavimas (energijos perdavimas) ne?vyks i? k?no, turin?io didesn? vidin? energij?, ? k?n?, turint? ma?iau vidin?s energijos.

Panagrin?kime termodinamini? sistem? ypatybes. Paprastai jie suprantami kaip fizin?s makroskopin?s formos, susidedan?ios i? didelio daleli? skai?iaus, o tai nerei?kia, kad kiekviena atskira dalel? naudojama makroskopin?ms savyb?ms apib?dinti.

Med?iag? daleli?, kurios yra toki? sistem? sudedamosios dalys, pob?d?iui n?ra joki? apribojim?. Jie gali b?ti pateikti molekuli?, atom?, jon?, elektron?, foton? pavidalu.

Ypatumai

Panagrin?kime i?skirtines termodinamini? sistem? charakteristikas. Pavyzdys yra bet koks objektas, kur? galima steb?ti nenaudojant teleskop? ar mikroskop?. Norint pateikti i?sam? tokios sistemos apra?ym?, parenkamos makroskopin?s detal?s, kuri? d?ka galima nustatyti komponent? t?r?, sl?g?, temperat?r?, elektrin? poliarizacij?, magnetin? indukcij?, chemin? sud?t? ir mas?.

Bet kurioms termodinamin?ms sistemoms yra s?lygin?s arba realios ribos, skirian?ios jas nuo aplinkos. Vietoj to da?nai naudojama termostato s?voka, pasi?yminti tokia didele ?ilumos talpa, kad ?ilumos main? su analizuojama sistema atveju temperat?ros indikatorius i?lieka nepakit?s.

Sistemos klasifikacija

Panagrin?kime, kokia yra termodinamini? sistem? klasifikacija. Atsi?velgiant ? jo s?veikos su aplinka pob?d?, ?prasta atskirti:

• izoliuotos r??ys, kurios nesikei?ia nei med?iaga, nei energija su i?orine aplinka;
• adiabati?kai izoliuotas, nesikei?iantis med?iaga su i?orine aplinka, bet dalyvaujantis darbo ar energijos mainuose;
• U?darose termodinamin?se sistemose med?iag? mainai nevyksta, leid?iami tik energetin?s vert?s poky?iai;
• atviroms sistemoms b?dingas visi?kas energijos ir materijos perdavimas;
• dalinai atviros gali tur?ti pusiau pralaid?ias pertvaras, tod?l pilnai nedalyvauja med?iag? mainuose.

Atsi?velgiant ? apra?ym?, termodinamin?s sistemos parametrai gali b?ti suskirstyti ? sud?tingus ir paprastus variantus.

Paprast? sistem? ypatyb?s

Paprastosios sistemos vadinamos pusiausvyros b?senomis, kuri? fizin? b?sen? galima nustatyti pagal specifin? t?r?, temperat?r? ir sl?g?. ?io tipo termodinamini? sistem? pavyzd?iai yra izotropiniai k?nai, kuri? charakteristikos skirtingomis kryptimis ir ta?kais yra vienodos. Taigi skys?iai, dujin?s med?iagos, kietosios med?iagos, kurios yra termodinamin?s pusiausvyros b?senoje, n?ra veikiamos elektromagnetini? ir gravitacini? j?g?, pavir?iaus ?tempi? ir chemini? virsm?. Paprast? k?n? analiz? termodinamikoje pripa??stama svarbia ir aktualia praktiniu ir teoriniu po?i?riu.

Tokio tipo termodinamin?s sistemos vidin? energija yra susijusi su aplinkiniu pasauliu. Apra?ant naudojamas kiekvieno atskiro komponento daleli? skai?ius ir med?iagos mas?.

Sud?tingos sistemos

Sud?tingos termodinamin?s sistemos apima termodinamines sistemas, kurios nepatenka ? paprastus tipus. Pavyzd?iui, tai yra magnetai, dielektrikai, kieti elastingi k?nai, superlaidininkai, fazi? s?sajos, ?ilumin? spinduliuot? ir elektrochemin?s sistemos. Kaip parametrus, naudojamus jiems apib?dinti, pa?ymime spyruokl?s arba strypo elastingum?, faz?s s?saj? ir ?ilumin? spinduliuot?.

Fizin? sistema – tai rinkinys, kuriame n?ra chemin?s s?veikos tarp med?iag?, pasirinkt? tyrimams temperat?ros ir sl?gio ribose. O chemin?s sistemos yra tos galimyb?s, kurios apima atskir? jos komponent? s?veik?.

Termodinamin?s sistemos vidin? energija priklauso nuo jos izoliacijos nuo i?orinio pasaulio. Pavyzd?iui, kaip adiabatinio apvalkalo variant? galima ?sivaizduoti Dewar laiv?. Homogeni?kumas pasirei?kia sistemoje, kurioje visi komponentai turi pana?ias savybes. J? pavyzd?iai yra dujiniai, kieti ir skysti tirpalai. Tipi?kas dujin?s homogenin?s faz?s pavyzdys yra ?em?s atmosfera.

Termodinamikos ypatyb?s

?ioje mokslo dalyje nagrin?jami pagrindiniai proces? modeliai, susij? su energijos i?siskyrimu ir ?sisavinimu. Chemin? termodinamika apima sistemos sudedam?j? dali? abipusi? transformacij? tyrim?, vienos r??ies energijos per?jimo ? kit? modeli? nustatym? tam tikromis s?lygomis (sl?gis, temperat?ra, t?ris).

Sistema, kuri yra termodinaminio tyrimo objektas, gali b?ti pavaizduota bet kurio nat?ralaus objekto pavidalu, ?skaitant daugyb? molekuli?, kurios yra atskirtos s?saja su kitais realiais objektais. Sistemos b?sena rei?kia jos savybi? visum?, leid?ian?i? j? nustatyti termodinamikos po?i?riu.

I?vada

Bet kurioje sistemoje stebimas per?jimas nuo vienos energijos r??ies prie kitos ir susidaro termodinamin? pusiausvyra. Ypating? reik?m? turi fizikos skyrius, kuriame nagrin?jamas detalus transformacij?, poky?i? ir energijos i?saugojimo tyrimas. Pavyzd?iui, chemin?je kinetikoje galima ne tik apib?dinti sistemos b?sen?, bet ir apskai?iuoti s?lygas, kurios prisideda prie jos poslinkio norima kryptimi.

Heso d?snis, siejantis nagrin?jamos transformacijos entalpij? ir entropij?, leid?ia nustatyti savaimin?s reakcijos ?vykimo galimyb? ir apskai?iuoti termodinamin?s sistemos i?skiriamos (sugertos) ?ilumos kiek?.

Termochemija, pagr?sta termodinamikos pagrindais, turi praktin? reik?m?. ?ios chemijos dalies d?ka gamyboje atliekami preliminar?s degal? naudojimo efektyvumo ir tam tikr? technologij? ?diegimo ? faktin? gamyb? paskai?iavimai. I? termodinamikos gauta informacija leid?ia pritaikyti tamprumo, termoelektros, klampumo, ?magnetinimo rei?kinius ?vairi? med?iag? pramoninei gamybai.

1 puslapis

Termodinamin? sistema, kaip ir bet kuri kita fizin? sistema, turi tam tikr? energijos kiek?, kuris paprastai vadinamas vidine sistemos energija.

Termodinamin? sistema vadinama izoliuota, jei ji negali keistis nei energija, nei med?iaga su i?orine aplinka. Tokios sistemos pavyzdys yra dujos, u?darytos pastovaus t?rio inde. Termodinamin? sistema vadinama adiabatine, jei ji negali keistis energija su kitomis sistemomis ?ilumos main? b?du.

Termodinamin? sistema – tai visuma k?n?, kurie vienu ar kitu laipsniu gali keistis energija ir med?iaga tarp sav?s ir aplinkos.

Termodinamin?s sistemos skirstomos ? u?daras, kurios nesikei?ia med?iaga su kitomis sistemomis, ir atvir?sias, kurios kei?iasi med?iaga ir energija su kitomis sistemomis. Tais atvejais, kai sistema nekei?ia energijos ir med?iag? su kitomis sistemomis, ji vadinama izoliuota, o kai n?ra ?ilumos main?, sistema vadinama adiabatine.

Termodinamin?s sistemos gali b?ti sudarytos i? gryn? med?iag? mi?ini?. Mi?inys (tirpalas) vadinamas vienaly?iu, kai bet kuri? ma?? daleli? chemin? sud?tis ir fizin?s savyb?s yra vienodos arba nuolat kinta i? vieno sistemos ta?ko ? kit?. Homogeninio mi?inio tankis, sl?gis ir temperat?ra yra vienodi bet kuriame ta?ke. Vienalyt?s sistemos pavyzdys yra tam tikras vandens t?ris, kurio chemin? sud?tis yra tokia pati, ta?iau fizin?s savyb?s ?vairiuose ta?kuose skiriasi.

Termodinamin? sistema su tam tikru kiekybiniu komponent? santykiu vadinama viena fizikine ir chemine sistema.

Termodinamin?s sistemos (makroskopiniai k?nai) kartu su mechanine energija E turi ir vidin? energij? U, kuri priklauso nuo temperat?ros, t?rio, sl?gio ir kit? termodinamini? parametr?.

Termodinamin? sistema vadinama neizoliuota arba atvira, jei ji gali priimti arba atiduoti ?ilum? aplinkai ir gaminti darb?, o i?orin? aplinka gali atlikti sistemos darbus. Sistema yra izoliuota arba u?dara, jei ji nekei?ia ?ilumos su aplinka, o sl?gio pokytis sistemos viduje neturi ?takos aplinkai ir ?i negali atlikti sistemos darb?.

Termodinamin?s sistemos susideda i? statisti?kai didelio daleli? skai?iaus.

Tam tikromis i?orin?mis s?lygomis termodinamin? sistema (arba izoliuota sistema) patenka ? b?sen?, kuriai b?dingas jos parametr? pastovumas laikui b?gant ir med?iag? bei ?ilumos sraut? nebuvimas sistemoje. Tokia sistemos b?sena vadinama pusiausvyra arba pusiausvyra. Sistema negali spontani?kai i?eiti i? ?ios b?senos. Sistemos b?sena, kurioje n?ra pusiausvyros, vadinama nepusiausvyra. Laipsni?ko sistemos per?jimo i? nepusiausvyros b?senos, kuri? sukelia i?oriniai poveikiai, ? pusiausvyros b?sen? procesas vadinamas atsipalaidavimu, o laikotarpis, per kur? sistema gr??ta ? pusiausvyros b?sen?, vadinamas atsipalaidavimo laiku.

?iuo atveju termodinamin? sistema atlieka pl?timosi darbus, ma?indama vidin? sistemos energij?.

Termodinamin? sistema yra termodinamikos tyrimo objektas ir yra k?n?, kurie energeti?kai s?veikauja tarpusavyje ir su aplinka bei kei?iasi med?iaga, visuma.

Termodinamin? sistema, palikta sau pastoviomis i?orin?mis s?lygomis, patenka ? pusiausvyros b?sen?, kuriai b?dingas vis? parametr? pastovumas ir makroskopini? judesi? nebuvimas. Tokia sistemos b?sena vadinama termodinamin?s pusiausvyros b?sena.

Termodinaminei sistemai b?dingas baigtinis nepriklausom? kintam?j? skai?ius – makroskopiniai dyd?iai, vadinami termodinaminiais parametrais. Vienas i? nepriklausom? termodinamin?s sistemos makroskopini? parametr?, i?skirian?i? j? nuo mechanin?s, yra temperat?ra, kaip ?iluminio jud?jimo intensyvumo matas. K?no temperat?ra gali keistis d?l ?ilumos main? su aplinka ir ?ilumos ?altini? veikimo bei d?l paties deformacijos proceso. Ry?ys tarp deformacijos ir temperat?ros nustatomas naudojant termodinamik?.

Termodinamin? sistema- tai materialaus pasaulio dalis, atskirta nuo aplinkos realiomis ar ?sivaizduojamomis ribomis ir yra termodinamikos tyrimo objektas. Aplinka yra daug didesn?s apimties, tod?l poky?iai joje yra nereik?mingi, palyginti su sistemos b?kl?s poky?iais. Skirtingai nuo mechanini? sistem?, kurios susideda i? vieno ar keli? k?n?, termodinamin?je sistemoje yra labai daug daleli?, tod?l atsiranda visi?kai nauj? savybi? ir reikalaujama skirting? po?i?ri? ? toki? sistem? b?senos ir elgsenos apib?dinim?. Termodinamin? sistema yra makroskopinis objektas.

Termodinamini? sistem? klasifikacija

1. Pagal kompozicij?

Termodinamin? sistema susideda i? komponent?. Komponentas – yra med?iaga, kuri gali b?ti izoliuota nuo sistemos ir egzistuoti u? jos rib?, t.y. komponentai yra nepriklausomos med?iagos.

Vienkomponentis.

Dviej? komponent? arba dvejetainis.

Trij? komponent? – trigubas.

Daugiakomponent?.

2. Pagal faz?s sud?t?– vienalytis ir nevienalytis

Homogeni?kas sistemos turi tas pa?ias makroskopines savybes bet kuriame sistemos ta?ke, pirmiausia temperat?r?, sl?g?, koncentracij?, taip pat daugel? kit?, pavyzd?iui, l??io rodikl?, dielektrin? konstant?, kristal? strukt?r? ir kt. Homogenin?s sistemos susideda i? vienos faz?s.

Faz? yra vienalyt? sistemos dalis, atskirta nuo kit? fazi? s?saja ir apib?dinama savo b?senos lygtimi. Agregavimo faz? ir b?sena yra sutampan?ios, bet ne tapa?ios s?vokos. Yra tik 4 agregavimo b?senos, gali b?ti daug daugiau fazi?.

Heterogeninis sistemos susideda bent i? dviej? fazi?.

3. Pagal santykio su aplinka tip?(pagal main? su aplinka galimybes).

Izoliuotas sistema su aplinka nesikei?ia nei energija, nei med?iaga. Tai idealizuota sistema, kuri i? esm?s negali b?ti tiriama eksperimenti?kai.

U?daryta sistema gali keistis energija su aplinka, bet nesikei?ia materija.

Atidaryti sistema kei?iasi energija ir med?iaga

TDS b?kl?

TDS b?kl? yra vis? jo i?matuojam? makroskopini? savybi? visuma, tod?l jos turi kiekybin? i?rai?k?. Makroskopinis savybi? pob?dis rei?kia, kad jas galima priskirti tik sistemai kaip visumai, o ne atskiroms dalel?ms, kurios sudaro artim? dvejetain? strukt?r? (T, p, V, c, U, n k). Kiekybin?s valstyb?s charakteristikos yra tarpusavyje susijusios. Tod?l yra minimalus sistemos charakteristik? rinkinys, vadinamas parametrus , kurio specifikacija leid?ia visi?kai apib?dinti sistemos savybes. ?i? parametr? skai?ius priklauso nuo sistemos tipo. Papras?iausiu atveju u?darai vienaly?iai duj? sistemai pusiausvyros b?senoje pakanka nustatyti tik 2 parametrus. Atvirai sistemai, be ?i? 2 sistemos charakteristik?, b?tina nurodyti kiekvieno komponento moli? skai?i?.

Termodinaminiai kintamieji skirstomi ?:

- i?or?s, kuriuos lemia aplinkoje esan?ios sistemos savyb?s ir koordinat?s bei priklauso nuo sistemos kontakt? su aplinka, pavyzd?iui, komponent? mas?s ir skai?iaus, elektrinio lauko stiprumo, toki? kintam?j? skai?ius yra ribotas;

- vidinis, kurios apib?dina sistemos savybes, pavyzd?iui, tank?, vidin? energij?, toki? parametr? skai?ius neribojamas;

- platus, kurios yra tiesiogiai proporcingos sistemos masei arba daleli? skai?iui, pavyzd?iui, t?ris, energija, entropija, ?ilumin? talpa;

-intensyvus, kurios nepriklauso nuo sistemos mas?s, pavyzd?iui, temperat?ros, sl?gio.

TDS parametrai yra susij? vienas su kitu ry?iu, vadinamu lygties b?sena sistemos. Bendras jo vaizdas f(p, V , T)= 0. Vienas i? svarbiausi? FH u?davini? – rasti bet kurios sistemos b?senos lygt?. Iki ?iol tiksli b?senos lygtis ?inoma tik idealioms dujoms (Clapeyrono-Mendelejevo lygtis).

pV = nRT, ( 1.1)

Kur R– universali duj? konstanta = 8,314 J/(mol.K).

[p] = Pa, 1 atm = 1,013 * 10 5 Pa = 760 mm Hg,

[V] = m3, [T] = K, [n] = mol, N = 6,02 * 1023 mol-1. Tikras dujas ?i lygtis apib?dina tik apytiksliai, ir kuo didesnis sl?gis ir ?emesn? temperat?ra, tuo didesnis nukrypimas nuo ?ios b?senos lygties.

I?skirti pusiausvyra Ir nepusiausvyra TDS b?kl?.

Klasikin? termodinamika paprastai apsiriboja artim? dvejetaini? sistem? pusiausvyros b?sen? svarstymu. Pusiausvyra - tai b?sena, ? kuri? TDS ateina spontani?kai ir kurioje ji gali egzistuoti neribot? laik?, nesant i?orini? poveiki?. Norint nustatyti pusiausvyros b?sen?, visada reikia ma?esnio parametr? skai?iaus nei nepusiausvyrin?ms sistemoms.

Pusiausvyros b?sena skirstoma ?:

- tvarus(stabili) b?sena, kai bet koks be galo ma?as poveikis sukelia tik be galo ma?? b?senos pokyt?, o kai ?is poveikis pa?alinamas, sistema gr??ta ? pradin? b?sen?;

- metastabilios B?kl?, kai tam tikri galutiniai poveikiai sukelia galutinius b?senos poky?ius, kurie nei?nyksta pa?alinus ?ias ?takas.

Arti k?no sistemos b?kl?s pokytis, susij?s su bent vieno jos termodinaminio kintamojo pasikeitimu, vadinamas termodinaminis procesas. Termodinamini? proces? apra?ymo ypatumas yra tas, kad jie apib?dinami ne savybi? kitimo grei?iais, o poky?i? dyd?iu. Termodinamikos procesas yra sistemos b?sen? seka, vedanti nuo pradinio termodinamini? parametr? rinkinio iki galutinio. I?skiriami ?ie termodinaminiai procesai:

- spontani?kas, kurio ?gyvendinimui nereikia eikvoti energijos;

- ne spontani?kas, atsiranda tik tada, kai i?eikvojama energija;

- negr??tamas(arba nepusiausvyra) - kai d?l proceso ne?manoma gr??inti sistemos ? pradin? b?sen?.

-gr??tamasis - tai idealizuoti procesai, kurie praeina pirmyn ir atgal per tas pa?ias tarpines b?senas, o pasibaigus ciklui poky?i? nei sistemoje, nei aplinkoje nepastebima.

B?senos funkcijos– tai sistemos charakteristikos, kurios priklauso tik nuo b?senos parametr?, bet nepriklauso nuo jos pasiekimo b?do.

Valstyb?s funkcijoms b?dingos ?ios savyb?s:

Be galo ma?as funkcijos pokytis f yra visi?kas skirtumas df;

Funkcijos pokyt? pereinant i? 1 b?senos ? 2 b?sen? lemia tik ?ios b?senos ? df = f 2 – f 1

D?l bet kokio ciklinio proceso b?senos funkcija nekinta, t.y. lygus nuliui.

?iluma ir darbas– energijos main? tarp RDS ir aplinkos b?dai. ?iluma ir darbas yra proceso charakteristikos, tai n?ra valstyb?s funkcijos.

Darbas- energijos main? forma makroskopiniame lygmenyje, kai vyksta kryptingas objekto jud?jimas. Darbas laikomas teigiamu, jei j? sistema atlieka prie? i?orines j?gas.

?iluma– energijos main? forma mikroskopiniame lygmenyje, t.y. chaoti?ko molekuli? jud?jimo pasikeitimo forma. Visuotinai priimta, kad sistemos gaunama ?iluma ir joje atlikti darbai yra teigiami, t.y. veikia „egoistinis principas“. .

Da?niausiai naudojami energijos ir darbo vienetai, ypa? termodinamikoje, yra SI d?aulis (J) ir nesisteminis kalorij? vienetas (1 cal = 4,18 J).

Priklausomai nuo objekto pob?d?io, i?skiriami ?vair?s darbo tipai:

1. Mechaninis - k?no jud?jimas

dA kailis = - F ex dl.(2.1)

Darbas yra 2 j?gos ir poslinkio vektori? skaliarin? sandauga, t.y.

|dA kailis | = F dl cosa. Jeigu i?orin?s j?gos kryptis prie?inga vidini? j?g? atliekamam jud?jimui, tai cosa < 0.

2. Prat?simo operacija (da?niausiai svarstoma duj? pl?tra)

dA = - p dV (1.7)

Ta?iau reikia tur?ti omenyje, kad ?i i?rai?ka galioja tik gr??tamam procesui.

3. Elektrinis – elektros kr?vi? jud?jimas

dA el = -jdq,(2.2)

Kur j- elektrinis potencialas.

4. Pavir?utini?kas - pavir?iaus ploto pasikeitimas,

dA pavir?ius = -sdS,(2.3)

Kur s- pavir?iaus ?tempimas.

5. Bendroji darbo i?rai?ka

dA = - Ydx,(2.4)

Y- apibendrinta j?ga, dx- apibendrinta koordinat?, tod?l darbas gali b?ti laikomas intensyvaus veiksnio ir ekstensyvaus veiksnio kitimo sandauga.

6. Vadinami vis? r??i? darbai, i?skyrus pl?timo darbus naudinga dirbti (dA'). dA = рdV + dА’ (2,5)

7. Pagal analogij? galime pristatyti s?vok? cheminis dirbti judant kryptingai k- chemin? med?iaga, n k– ekstensyvi nuosavyb?, o intensyvus parametras m k vadinamas cheminiu potencialu k-toji med?iaga

dA chemin? med?iaga = -Sm k dn k. (2.6)

Termodinamin? sistema yra procesas arba terp?, naudojama energijos perdavimo analizei. Termodinamin? sistema yra bet kuri zona ar erdv?, apribota faktin?mis ar ?sivaizduojamomis ribomis, pasirinkta energijai ir jos transformacijai analizuoti. Jo ribos gali b?ti nejud?damas arba mobilusis.

Dujos metaliniame konteineryje yra sistemos su fiksuotomis ribomis pavyzdys. Jei reikia analizuoti dujas balione, indo sienel?s yra fiksuotos. Jei norite analizuoti oro balione esant? or?, baliono pavir?ius yra judanti riba. Jei ?ildote or? balione, tamprios baliono sienel?s i?sitempia, o dujoms ple?iantis kei?iasi sistemos riba.

Erdv?, esanti ?alia ribos, vadinama aplinka. Kiekvienas turi termodinamines sistemas yra aplinka, kuri gali b?ti ?altiniu arba j? atimti. Aplinka taip pat gali veikti sistemoje arba patirti sistemos veikim?.

Sistemos gali b?ti didel?s arba ma?os, priklausomai nuo rib?. Pavyzd?iui, sistema gali apimti vis? ?aldymo sistem? arba dujas viename i? kompresoriaus cilindr?. Jis gali egzistuoti vakuume arba tur?ti kelias vienos ar keli? med?iag? fazes. Tod?l tikrosiose sistemose gali b?ti sauso oro ir (dviej? med?iag?) arba vandens ir vandens garai(du tos pa?ios med?iagos etapai). Homogenin? sistema susideda i? vienos med?iagos, vienos i? jos fazi? arba keli? komponent? homogeninio mi?inio.

Yra sistemos u?daryta arba atidaryti. U?daroje jo ribas per?engia tik energija. Vadinasi, ?iluma gali jud?ti per u?daros sistemos ribas ? aplink? arba i? aplinkos ? sistem?.

Atviroje sistemoje tiek energija, tiek mas? gali pereiti i? sistemos ? terp? ir atgal. Analizuojant siurblius ir ?ilumokai?ius, b?tina atvira sistema, nes analiz?s metu skys?iai turi kirsti ribas. Jei atviros sistemos mas?s srautas yra stabilus ir vienodas, tai ji vadinama atvira sistema su pastoviu srautu. Mas?s srautas rodo, ar jis atidarytas, ar u?darytas.

valstyb? termodinamin? sistema lemia fizikin?s med?iagos savyb?s. Temperat?ra, sl?gis, t?ris, vidin? energija ir entropija yra savyb?s, nulemian?ios med?iagos b?sen?. Kadangi sistemos b?sena yra pusiausvyros b?sena, j? galima nustatyti tik tada, kai sistemos savyb?s stabilizuojamos ir nebekinta.

Kitaip tariant, sistemos b?sen? galima apib?dinti tada, kai ji yra pusiausvyroje su aplinka.