Samma system kan vara i olika tillst?nd. Varje tillst?nd i systemet k?nnetecknas av en viss upps?ttning v?rden av termodynamiska parametrar. Termodynamiska parametrar inkluderar temperatur, tryck, densitet, koncentration, etc. En f?r?ndring av ?tminstone en termodynamisk parameter leder till en f?r?ndring av systemets tillst?nd som helhet. Om de termodynamiska parametrarna ?r konstanta p? alla punkter i systemet (volym) kallas systemets termodynamiska tillst?nd j?mvikt.

Skilja homogen Och heterogen system. Homogena system best?r av en fas, heterogena system best?r av tv? eller flera faser. Fas – Detta ?r en del av systemet, homogen p? alla punkter i sammans?ttning och egenskaper och separerad fr?n andra delar av systemet genom ett gr?nssnitt. Ett exempel p? ett homogent system ?r en vattenl?sning. Men om l?sningen ?r m?ttad och det finns saltkristaller i botten av k?rlet, ?r det aktuella systemet heterogent (det finns en fasgr?ns). Ett annat exempel p? ett homogent system ?r enkelt vatten, men vatten med is som flyter i ?r ett heterogent system.

F?r att kvantitativt beskriva beteendet hos ett termodynamiskt system, introducerar man statusparametrar - kvantiteter som unikt best?mmer systemets tillst?nd vid en given tidpunkt. Tillst?ndsparametrar kan endast hittas baserat p? erfarenhet. Den termodynamiska metoden kr?ver att de kan m?tas empiriskt med hj?lp av makroskopiska instrument. Antalet parametrar ?r stort, men alla ?r inte signifikanta f?r termodynamiken. I det enklaste fallet m?ste vilket termodynamiskt system som helst ha fyra makroskopiska parametrar: massa M, volym V, tryck sid och temperatur T. De tre f?rsta av dem definieras ganska enkelt och ?r v?lk?nda fr?n fysikkursen.

P? 1600- och 1800-talen formulerades experimentella lagar f?r idealgaser. L?t oss kort p?minna om dem. Idealiska gasisoprocesser – processer d?r en av parametrarna f?rblir of?r?ndrad. 1. Isokorisk process . Charles lag. V = konst. Isokorisk process kallas en process som intr?ffar n?r konstant volym V. Gasens beteende i denna isokoriska process lyder Charles lag : Vid en konstant volym och konstanta v?rden f?r gasmassan och dess molmassa f?rblir f?rh?llandet mellan gastrycket och dess absoluta temperatur konstant: P/T= konst. Diagram ?ver en isokorisk process p? PV-diagrammet kallas isokor . Det ?r anv?ndbart att k?nna till grafen f?r en isokorisk process p? RT- Och VT-diagram (fig. 1.6). Isokorekvation: d?r P 0 ?r tryck vid 0 °C, a ?r temperaturkoefficienten f?r gastryck lika med 1/273 grader -1. En graf ?ver ett s?dant beroende av Рt-diagrammet har den form som visas i figur 1.7. Ris. 1.7 2. Isobarisk process. Gay-Lussacs lag. R= konst. En isobar process ?r en process som sker vid konstant tryck P . En gass beteende under en isobar process lyder Gay-Lussacs lag : Vid konstant tryck och konstanta v?rden p? massan av b?de gasen och dess mol?ra massa f?rblir f?rh?llandet mellan gasens volym och dess absoluta temperatur konstant: V/T= konst. Graf ?ver en isobar process p? VT-diagrammet kallas isobar . Det ?r anv?ndbart att k?nna till graferna f?r den isobariska processen PV- Och RT-diagram (fig. 1.8). Ris. 1.8 Isobar ekvation: d?r a =1/273 grader -1 - temperaturkoefficient f?r volymetrisk expansion. En graf ?ver ett s?dant beroende av Vt diagrammet har den form som visas i figur 1.9. Ris. 1.9 3. Isotermisk process. Boyle-Mariottes lag. T= konst. Isotermisk process ?r en process som intr?ffar n?r konstant temperatur T. Beteendet hos en idealgas under en isotermisk process lyder Boyle–Mariottes lag: Vid en konstant temperatur och konstanta v?rden av gasens massa och dess mol?ra massa f?rblir produkten av gasens volym och dess tryck konstant: PV= konst. Graf ?ver en isoterm process p? PV-diagrammet kallas isoterm . Det ?r anv?ndbart att k?nna till graferna f?r en isoterm process VT- Och RT-diagram (Fig. 1.10). Ris. 1.10 Isoterm ekvation: (1.4.5) 4. Adiabatisk process (isentropisk): En adiabatisk process ?r en termodynamisk process som sker utan v?rmev?xling med omgivningen. 5. Polytropisk process. En process d?r v?rmekapaciteten hos en gas f?rblir konstant. Den polytropiska processen ?r ett allm?nt fall av alla de processer som anges ovan. 6. Avogadros lag. Vid samma tryck och samma temperaturer inneh?ller lika volymer av olika idealgaser samma antal molekyler. En mol av olika ?mnen inneh?ller N A=6,02·10 23 molekyler (Avogadros nummer). 7. Daltons lag. Trycket hos en blandning av ideala gaser ?r lika med summan av partialtrycken P f?r gaserna som ing?r i den: 8. United Gas Law (Clapeyrons lag). I enlighet med Boyle–Mariotte-lagarna (1.4.5) och Gay-Lussac (1.4.3) kan vi dra slutsatsen att f?r en given gasmassa

gasblandningar. Som exempel kan vi n?mna produkterna av br?nslef?rbr?nning i f?rbr?nningsmotorer, ugnar i ugnar och ?ngpannor, fuktig luft i torkanl?ggningar m.m.

Den grundl?ggande lagen som best?mmer beteendet hos en gasblandning ?r Daltons lag: det totala trycket f?r en blandning av ideala gaser ?r lika med summan av partialtrycken f?r alla dess komponenter:

Partiellt tryck pi- det tryck som gasen skulle ha om den ensam vid samma temperatur upptog hela volymen av blandningen.

Metoder f?r att specificera en blandning. Gasblandningens sammans?ttning kan specificeras av massa, volym eller molfraktioner.

Massfraktion kallas f?rh?llandet mellan massan av en enskild komponent Mi, till massan av blandningen M:

Det ?r uppenbart att.

Massfraktioner anges ofta i procent. Till exempel f?r torr luft; .

Volumetrisk fraktionen ?r f?rh?llandet mellan den reducerade volymen av gas V och den totala volymen av blandningen V: .

Given?r den volym som en gaskomponent skulle uppta om dess tryck och temperatur var lika med blandningens tryck och temperatur.

F?r att ber?kna den reducerade volymen skriver vi tv? tillst?ndsekvationer i-te komponenten:

Den f?rsta ekvationen relaterar till tillst?ndet f?r en gaskomponent i en blandning n?r den har ett partialtryck pi och upptar hela volymen av blandningen, och den andra ekvationen - till det reducerade tillst?ndet, n?r komponentens tryck och temperatur ?r lika, som f?r blandningen, r Och T. Av ekvationerna f?ljer det

Efter att ha summerat relation (2.2) f?r alla komponenter i blandningen f?r vi, med h?nsyn till Daltons lag, varifr?n. Volymfraktioner anges ocks? ofta i procent. F?r luft, .

Ibland ?r det mer bekv?mt att specificera sammans?ttningen av en blandning i molfraktioner. Molfraktion kallas f?rh?llandet mellan antalet mol Ni av komponenten i fr?ga till det totala antalet mol av blandningen N.

L?t gasblandningen best? av N1 mol av den f?rsta komponenten, N2 mol av den andra komponenten, etc. Antalet mol av blandningen och molfraktionen av komponenten kommer att vara lika med .

I enlighet med Avogadros lag, volymerna av en mol av n?gon gas samtidigt r Och T, i synnerhet vid temperaturen och trycket hos blandningen i ett idealiskt gastillst?nd ?r desamma. D?rf?r kan den reducerade volymen av n?gon komponent ber?knas som produkten av volymen av en mol med antalet mol av denna komponent, d.v.s. och volymen av blandningen - enligt formeln. Att sedan, och d?rf?r, specificera blandningsgaserna i molfraktioner ?r lika med att specificera dess volymfraktioner.

Gaskonstant f?r en blandning av gaser. Genom att summera ekvationerna (2.1) f?r alla komponenter i blandningen f?r vi . Med h?nsyn till , kan vi skriva

Den totala energin i ett termodynamiskt system ?r summan av den kinetiska r?relseenergin f?r alla kroppar som ing?r i systemet, den potentiella energin av deras interaktion med varandra och med yttre kroppar, och energin som finns i systemets kroppar. Om vi subtraherar fr?n den totala energin den kinetiska energin, som k?nnetecknar den makroskopiska r?relsen av systemet som helhet, och den potentiella energin f?r interaktion mellan dess kroppar och externa makroskopiska kroppar, d? kommer den ?terst?ende delen att representera det termodynamiska systemets inre energi .
Den inre energin i ett termodynamiskt system inkluderar energin fr?n mikroskopisk r?relse och interaktion mellan partiklar i systemet, s?v?l som deras intramolekyl?ra och intranukle?ra energier.
Systemets totala energi (och f?ljaktligen den inre energin), s?v?l som den potentiella energin hos en kropp inom mekanik, kan best?mmas upp till en godtycklig konstant. D?rf?r, om n?gra makroskopiska r?relser i systemet och dess interaktioner med externa kroppar saknas, kan vi ta de "makroskopiska" komponenterna av kinetiska och potentiella energier lika med noll och betrakta systemets inre energi lika med dess totala energi. Denna situation uppst?r n?r systemet ?r i ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt.
L?t oss introducera en egenskap av tillst?ndet f?r termodynamisk j?mvikt - temperatur. Detta ?r namnet p? en kvantitet som beror p? tillst?ndsparametrarna, till exempel p? gasens tryck och volym, och ?r en funktion av systemets inre energi. Denna funktion har vanligtvis ett monotont beroende av systemets inre energi, det vill s?ga den v?xer med ?kande inre energi.
Temperaturen hos termodynamiska system i ett j?mviktstillst?nd har f?ljande egenskaper:
Om tv? termodynamiska j?mviktssystem ?r i termisk kontakt och har samma temperatur, ?r det totala termodynamiska systemet i ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt vid samma temperatur.
Om n?got termodynamiskt j?mviktssystem har samma temperatur som tv? andra system, ?r de tre systemen i termodynamisk j?mvikt vid samma temperatur.
Temperaturen ?r allts? ett m?tt p? tillst?ndet f?r termodynamisk j?mvikt. F?r att fastst?lla denna ?tg?rd ?r det l?mpligt att inf?ra begreppet v?rme?verf?ring.
V?rme?verf?ring ?r ?verf?ring av energi fr?n en kropp till en annan utan att ?verf?ra materia eller utf?ra mekaniskt arbete.
Om det inte finns n?gon v?rme?verf?ring mellan kroppar som ?r i termisk kontakt med varandra, s? har kropparna samma temperaturer och befinner sig i ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt med varandra.
Om dessa kroppar i ett isolerat system som best?r av tv? kroppar har olika temperaturer, kommer v?rme?verf?ringen att utf?ras p? ett s?dant s?tt att energi ?verf?rs fr?n den mer uppv?rmda kroppen till den mindre uppv?rmda. Denna process kommer att forts?tta tills kropparnas temperaturer ?r lika och ett isolerat system av tv? kroppar n?r ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt.
F?r att v?rme?verf?ringsprocessen ska intr?ffa ?r det n?dv?ndigt att skapa v?rmefl?den, det vill s?ga en utg?ng fr?n tillst?ndet av termisk j?mvikt kr?vs. D?rf?r beskriver j?mviktstermodynamik inte v?rme?verf?ringsprocessen, utan bara dess resultat - ?verg?ngen till ett nytt j?mviktstillst?nd. Sj?lva v?rme?verf?ringsprocessen beskrivs i det sj?tte kapitlet, till?gnat fysisk kinetik.
Sammanfattningsvis b?r det noteras att om ett termodynamiskt system har en h?gre temperatur ?n ett annat, s? kommer det inte n?dv?ndigtvis att ha st?rre intern energi, trots ?kningen av den interna energin i varje system med ?kande temperatur. Till exempel kan en st?rre volym vatten ha mer intern energi, ?ven vid en l?gre temperatur, ?n en mindre volym vatten. Men i detta fall kommer v?rme?verf?ring (energi?verf?ring) inte att ske fr?n en kropp med st?rre inre energi till en kropp med mindre inre energi

L?t oss ?verv?ga egenskaperna hos termodynamiska system. De f?rst?s vanligtvis som fysiska makroskopiska former som best?r av ett betydande antal partiklar, vilket inte inneb?r att varje enskild partikel anv?nds f?r att beskriva de makroskopiska egenskaperna.

Det finns inga begr?nsningar f?r beskaffenheten av materialpartiklarna som ?r best?ndsdelar i s?dana system. De kan presenteras i form av molekyler, atomer, joner, elektroner, fotoner.

Egenheter

L?t oss analysera de s?rskiljande egenskaperna hos termodynamiska system. Ett exempel ?r alla f?rem?l som kan observeras utan anv?ndning av teleskop eller mikroskop. F?r att ge en fullst?ndig beskrivning av ett s?dant system v?ljs makroskopiska detaljer, tack vare vilka det ?r m?jligt att best?mma volym, tryck, temperatur, elektrisk polarisation, magnetisk induktion, kemisk sammans?ttning och massa av komponenter.

F?r alla termodynamiska system finns det villkorade eller verkliga gr?nser som skiljer dem fr?n milj?n. Ist?llet anv?nds ofta begreppet termostat, k?nnetecknat av en s? h?g v?rmekapacitet att vid v?rmev?xling med det analyserade systemet f?rblir temperaturindikatorn of?r?ndrad.

Systemklassificering

L?t oss ?verv?ga vad klassificeringen av termodynamiska system ?r. Beroende p? arten av dess interaktion med milj?n ?r det vanligt att s?rskilja:

• isolerade arter som inte byter vare sig materia eller energi med den yttre milj?n;
• adiabatiskt isolerad, inte utbyta materia med den yttre milj?n, utan ing? i ett utbyte av arbete eller energi;
• I slutna termodynamiska system sker inget utbyte av materia, endast f?r?ndringar i energiv?rdet ?r till?tna;
• ?ppna system k?nnetecknas av fullst?ndig ?verf?ring av energi och materia;
• delvis ?ppna kan ha semipermeabla partitioner och deltar d?rf?r inte fullt ut i materialutbyte.

Beroende p? beskrivningen kan parametrarna f?r ett termodynamiskt system delas in i komplexa och enkla alternativ.

Funktioner hos enkla system

Enkla system kallas j?mviktstillst?nd, vars fysiska tillst?nd kan best?mmas av specifik volym, temperatur och tryck. Exempel p? termodynamiska system av denna typ ?r isotropa kroppar som har lika egenskaper i olika riktningar och punkter. S?ledes uts?tts inte v?tskor, gasformiga ?mnen, fasta ?mnen som befinner sig i ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt f?r elektromagnetiska och gravitationskrafter, ytsp?nning och kemiska omvandlingar. Analysen av enkla kroppar erk?nns inom termodynamiken som viktig och relevant ur praktisk och teoretisk synvinkel.

Den inre energin i ett termodynamiskt system av denna typ ?r kopplad till omv?rlden. Vid beskrivning anv?nds antalet partiklar och massan av ?mnet f?r varje enskild komponent.

Komplexa system

Komplexa termodynamiska system inkluderar termodynamiska system som inte faller under enkla typer. Till exempel ?r de magneter, dielektrika, solida elastiska kroppar, supraledare, fasgr?nssnitt, termisk str?lning och elektrokemiska system. Som parametrar som anv?nds f?r att beskriva dem noterar vi fj?derns eller stavens elasticitet, fasgr?nssnittet och termisk str?lning.

Ett fysikaliskt system ?r en upps?ttning d?r det inte finns n?gon kemisk interaktion mellan ?mnen inom de gr?nser f?r temperatur och tryck som valts f?r forskning. Och kemiska system ?r de alternativ som involverar interaktion mellan dess individuella komponenter.

Den inre energin i ett termodynamiskt system beror p? dess isolering fr?n omv?rlden. Till exempel, som en variant av ett adiabatiskt skal, kan man t?nka sig ett Dewar-k?rl. Homogen karakt?r manifesteras i ett system d?r alla komponenter har liknande egenskaper. Exempel p? dem ?r gasformiga, fasta och flytande l?sningar. Ett typiskt exempel p? en gasformig homogen fas ?r jordens atmosf?r.

Funktioner hos termodynamiken

Denna del av vetenskapen behandlar studiet av de grundl?ggande m?nstren av processer som ?r f?rknippade med fris?ttning och absorption av energi. Kemisk termodynamik inneb?r studiet av ?msesidiga omvandlingar av de best?ndsdelar av ett system, uppr?ttandet av m?nster f?r ?verg?ng av en energityp till en annan under givna f?rh?llanden (tryck, temperatur, volym).

Systemet som ?r f?rem?l f?r termodynamisk forskning kan representeras i form av vilket naturligt objekt som helst, inklusive ett stort antal molekyler som ?r separerade av ett gr?nssnitt med andra verkliga objekt. Ett systems tillst?nd betyder helheten av dess egenskaper, som g?r det m?jligt att best?mma det utifr?n termodynamikens synvinkel.

Slutsats

I vilket system som helst observeras en ?verg?ng fr?n en typ av energi till en annan, och termodynamisk j?mvikt uppr?ttas. Den sektion av fysiken som handlar om detaljerade studier av transformationer, f?r?ndringar och bevarande av energi ?r av s?rskild betydelse. Till exempel, i kemisk kinetik ?r det m?jligt att inte bara beskriva tillst?ndet f?r ett system, utan ocks? att ber?kna de f?rh?llanden som bidrar till dess f?rskjutning i ?nskad riktning.

Hess' lag, som relaterar entalpi och entropi f?r transformationen i fr?ga, g?r det m?jligt att identifiera m?jligheten att en spontan reaktion intr?ffar och att ber?kna m?ngden v?rme som frig?rs (absorberas) av ett termodynamiskt system.

Termokemi, baserad p? termodynamikens grunder, ?r av praktisk betydelse. Tack vare detta avsnitt av kemi utf?rs prelimin?ra ber?kningar av br?nsleeffektivitet och m?jligheten att inf?ra vissa teknologier i faktisk produktion i produktionen. Information erh?llen fr?n termodynamiken g?r det m?jligt att till?mpa fenomenen elasticitet, termoelektricitet, viskositet och magnetisering f?r industriell produktion av olika material.

Sida 1

Ett termodynamiskt system, liksom alla andra fysiska system, har en viss m?ngd energi, vilket brukar kallas systemets inre energi.

Ett termodynamiskt system kallas isolerat om det inte kan utbyta vare sig energi eller materia med den yttre milj?n. Ett exempel p? ett s?dant system ?r en gas innesluten i ett k?rl med konstant volym. Ett termodynamiskt system kallas adiabatiskt om det inte kan utbyta energi med andra system genom v?rmev?xling.

Ett termodynamiskt system ?r en upps?ttning kroppar som i en eller annan grad kan utbyta energi och materia mellan sig och omgivningen.

Termodynamiska system ?r indelade i slutna, som inte byter materia med andra system, och ?ppna, som utbyter materia och energi med andra system. I de fall ett system inte byter energi och materia med andra system kallas det isolerat och n?r det inte finns n?gon v?rmev?xling kallas systemet adiabatiskt.

Termodynamiska system kan best? av blandningar av rena ?mnen. En blandning (l?sning) kallas homogen n?r den kemiska sammans?ttningen och fysikaliska egenskaperna i alla sm? partiklar ?r desamma eller ?ndras kontinuerligt fr?n en punkt i systemet till en annan. Densiteten, trycket och temperaturen f?r en homogen blandning ?r identiska vid vilken punkt som helst. Ett exempel p? ett homogent system ?r en viss volym vatten, vars kemiska sammans?ttning ?r densamma, men de fysikaliska egenskaperna varierar fr?n en punkt till en annan.

Ett termodynamiskt system med ett visst kvantitativt f?rh?llande av komponenter kallas ett enda fysikalisk-kemiskt system.

Termodynamiska system (makroskopiska kroppar) har tillsammans med mekanisk energi E ocks? intern energi U, som beror p? temperatur, volym, tryck och andra termodynamiska parametrar.

Ett termodynamiskt system kallas oisolerat, eller ?ppet, om det kan ta emot eller avge v?rme till omgivningen och producera arbete, och den yttre milj?n kan utf?ra arbete p? systemet. Ett system ?r isolerat, eller st?ngt, om det inte utbyter v?rme med omgivningen, och tryckf?r?ndringen inuti systemet p?verkar inte milj?n och den senare kan inte utf?ra arbete p? systemet.

Termodynamiska system best?r av ett statistiskt stort antal partiklar.

Under vissa yttre f?rh?llanden kommer ett termodynamiskt system (eller ett isolerat system) till ett tillst?nd som k?nnetecknas av dess parametrars konstanta ?ver tid och fr?nvaron av fl?den av materia och v?rme i systemet. Detta tillst?nd i systemet kallas j?mvikt eller j?mviktstillst?nd. Systemet kan inte spontant l?mna detta tillst?nd. Tillst?ndet i ett system d?r det inte finns n?gon j?mvikt kallas icke-j?mvikt. Processen med en gradvis ?verg?ng av ett system fr?n ett icke-j?mviktstillst?nd orsakat av yttre p?verkan till ett j?mviktstillst?nd kallas relaxation, och tidsperioden f?r systemet att ?terg? till ett j?mviktstillst?nd kallas relaxationstid.

I detta fall utf?r det termodynamiska systemet expansionsarbete genom att minska systemets inre energi.

Ett termodynamiskt system ?r ett studieobjekt i termodynamiken och ?r en upps?ttning kroppar som energiskt interagerar med varandra och milj?n och utbyter materia med den.

Ett termodynamiskt system, l?mnat ?t sig sj?lvt under konstanta yttre f?rh?llanden, kommer till ett tillst?nd av j?mvikt, k?nnetecknat av konstantheten hos alla parametrar och fr?nvaron av makroskopiska r?relser. Detta tillst?nd i systemet kallas ett tillst?nd av termodynamisk j?mvikt.

Ett termodynamiskt system k?nnetecknas av ett ?ndligt antal oberoende variabler - makroskopiska storheter som kallas termodynamiska parametrar. En av de oberoende makroskopiska parametrarna f?r ett termodynamiskt system, som skiljer det fr?n ett mekaniskt, ?r temperatur som ett m?tt p? intensiteten av termisk r?relse. Kroppstemperaturen kan f?r?ndras p? grund av v?rmev?xling med omgivningen och verkan av v?rmek?llor och som ett resultat av sj?lva deformationsprocessen. F?rh?llandet mellan deformation och temperatur fastst?lls med hj?lp av termodynamik.

Termodynamiskt system- detta ?r en del av den materiella v?rlden, separerad fr?n omgivningen av verkliga eller imagin?ra gr?nser och ?r f?rem?l f?r studier av termodynamiken. Milj?n ?r mycket st?rre i volym, och d?rf?r ?r f?r?ndringar i den obetydliga j?mf?rt med f?r?ndringar i systemets tillst?nd. Till skillnad fr?n mekaniska system, som best?r av en eller flera kroppar, inneh?ller ett termodynamiskt system ett mycket stort antal partiklar, vilket ger upphov till helt nya egenskaper och kr?ver olika tillv?gag?ngss?tt f?r att beskriva tillst?nd och beteende hos s?dana system. Det termodynamiska systemet ?r makroskopiskt objekt.

Klassificering av termodynamiska system

1. Efter komposition

Ett termodynamiskt system best?r av komponenter. Komponent - ?r ett ?mne som kan isoleras fr?n systemet och existera utanf?r det, d.v.s. komponenter ?r oberoende ?mnen.

Enkomponent.

Tv?komponent, eller bin?r.

Trekomponent - trippel.

Flerkomponent.

2. Efter fassammans?ttning– homogen och heterogen

Homogen system har samma makroskopiska egenskaper n?r som helst i systemet, fr?mst temperatur, tryck, koncentration, liksom m?nga andra, till exempel brytningsindex, dielektricitetskonstant, kristallstruktur etc. Homogena system best?r av en enda fas.

Fas?r en homogen del av systemet, separerad fr?n andra faser av ett gr?nssnitt och k?nnetecknas av sin egen tillst?ndsekvation. Fas och aggregationstillst?nd ?r ?verlappande, men inte identiska begrepp. Det finns bara 4 aggregationstillst?nd, det kan finnas m?nga fler faser.

Heterogen system best?r av minst tv? faser.

3. Efter typ av relation till milj?n(enligt m?jligheterna till utbyte med omgivningen).

Isolerad systemet byter varken energi eller materia med milj?n. Detta ?r ett idealiserat system som i princip inte kan studeras experimentellt.

St?ngd systemet kan utbyta energi med milj?n, men utbyter inte materia.

?ppna systemet utbyter b?de energi och materia

TDS-tillst?nd

TDS-tillst?nd?r helheten av alla dess m?tbara makroskopiska egenskaper, som d?rf?r har ett kvantitativt uttryck. Egenskapernas makroskopiska karakt?r g?r att de endast kan h?nf?ras till systemet som helhet och inte till de enskilda partiklarna som utg?r den n?ra bin?ra strukturen (T, p, V, c, U, nk). Kvantitativa egenskaper hos staten ?r sammankopplade. D?rf?r finns det en minsta upps?ttning systemegenskaper som kallas parametrar , vars specifikation till?ter oss att fullst?ndigt beskriva systemets egenskaper. Antalet dessa parametrar beror p? typen av system. I det enklaste fallet, f?r ett slutet homogent gassystem i ett tillst?nd av j?mvikt, r?cker det att endast st?lla in 2 parametrar. F?r ett ?ppet system, ut?ver dessa 2 egenskaper hos systemet, ?r det n?dv?ndigt att specificera antalet mol f?r varje komponent.

Termodynamiska variabler ?r indelade i:

- extern, vilka best?ms av egenskaperna och koordinaterna f?r systemet i omgivningen och beror p? systemets kontakter med omgivningen, till exempel massan och antalet komponenter, elektrisk f?ltstyrka, antalet s?dana variabler ?r begr?nsat;

- inre, som k?nnetecknar systemets egenskaper, till exempel densitet, intern energi, antalet s?dana parametrar ?r obegr?nsat;

- omfattande, som ?r direkt proportionella mot systemets massa eller antalet partiklar, till exempel volym, energi, entropi, v?rmekapacitet;

-intensiv, som inte beror p? systemets massa, till exempel temperatur, tryck.

TDS-parametrar ?r relaterade till varandra genom en relation som kallas ekvationstillst?nd system. Allm?n syn p? det f(p,V , T)= 0. En av de viktigaste uppgifterna f?r FH ?r att hitta tillst?ndsekvationen f?r vilket system som helst. ?n s? l?nge ?r den exakta tillst?ndsekvationen endast k?nd f?r ideala gaser (Clapeyron-Mendelejevs ekvation).

pV = nRT, ( 1.1)

D?r R– universell gaskonstant = 8,314 J/(mol.K).

[p] = Pa, 1 atm = 1,013*105 Pa = 760 mm Hg,

[V] = m3, [T] = K, [n] = mol, N = 6,02*1023 mol-1. Verkliga gaser beskrivs endast ungef?r av denna ekvation, och ju h?gre tryck och l?gre temperatur, desto st?rre avvikelse fr?n denna tillst?ndsekvation.

Skilja j?mvikt Och icke-j?mvikt tillst?ndet f?r TDS.

Klassisk termodynamik ?r vanligtvis begr?nsad till ?verv?gande av j?mviktstillst?nd f?r n?ra bin?ra system. J?mvikt - detta ?r det tillst?nd till vilket TDS spontant kommer, och i vilket det kan existera p? obest?md tid i fr?nvaro av yttre p?verkan. F?r att best?mma j?mviktstillst?ndet kr?vs alltid ett mindre antal parametrar ?n f?r icke-j?mviktssystem.

J?mviktstillst?ndet ?r uppdelat i:

- h?llbart(stabilt) tillst?nd d?r varje infinitesimal p?verkan endast orsakar en o?ndlig f?r?ndring i tillst?ndet, och n?r denna p?verkan elimineras ?terg?r systemet till sitt ursprungliga tillst?nd;

- metastabil ett tillst?nd d?r vissa slutliga influenser orsakar slutliga tillst?ndsf?r?ndringar som inte f?rsvinner n?r dessa influenser elimineras.

En f?r?ndring i tillst?ndet f?r ett n?ra-kroppssystem som ?r associerat med en f?r?ndring i ?tminstone en av dess termodynamiska variabler kallas termodynamisk process. En egenhet med beskrivningen av termodynamiska processer ?r att de inte k?nnetecknas av f?r?ndringshastigheterna i egenskaper, utan av storleken p? f?r?ndringarna. En process inom termodynamik ?r en sekvens av tillst?nd i ett system som leder fr?n den initiala upps?ttningen termodynamiska parametrar till den sista. F?ljande termodynamiska processer s?rskiljs:

- spontan, f?r genomf?randet av vilket du inte beh?ver f?rbruka energi;

- icke-spontant, intr?ffar endast n?r energi f?rbrukas;

- o?terkallelig(eller icke-j?mvikt) - n?r det som ett resultat av processen ?r om?jligt att ?terst?lla systemet till dess ursprungliga tillst?nd.

-reversibel - dessa ?r idealiserade processer som passerar fram?t och bak?t genom samma mellanliggande tillst?nd, och efter avslutad cykel observeras inga f?r?ndringar vare sig i systemet eller i milj?n.

Statusfunktioner– detta ?r egenskaper hos systemet som endast beror p? statens parametrar, men som inte beror p? metoden f?r att uppn? det.

Tillst?ndsfunktioner k?nnetecknas av f?ljande egenskaper:

O?ndligt liten funktionsf?r?ndring f?r en total skillnad df;

Funktions?ndringen vid ?verg?ng fr?n tillst?nd 1 till tillst?nd 2 best?ms endast av dessa tillst?nd ? df = f 2 – f 1

Som ett resultat av n?gon cyklisk process f?r?ndras inte tillst?ndsfunktionen, d.v.s. lika med noll.

V?rme och arbete– Metoder f?r energiutbyte mellan RDS och milj?n. V?rme och arbete ?r egenskaper hos en process.

Jobb- en form av energiutbyte p? makroskopisk niv? n?r en riktad r?relse av ett f?rem?l sker. Arbete anses positivt om det utf?rs av systemet mot yttre krafter.

V?rme– en form av energiutbyte p? mikroskopisk niv?, d.v.s. i form av en f?r?ndring i molekylernas kaotiska r?relse. Det ?r allm?nt accepterat att v?rmen som tas emot av systemet och det arbete som utf?rs p? det ?r positivt, d.v.s. den "egoistiska principen" fungerar .

De vanligaste enheterna f?r energi och arbete, s?rskilt inom termodynamik, ?r SI joule (J) och den icke-systemiska enheten kalori (1 cal = 4,18 J).

Beroende p? f?rem?lets karakt?r s?rskiljs olika typer av arbeten:

1. Mekanisk - kroppsr?relse

dA p?ls = - F ex dl.(2.1)

Arbete ?r skal?rprodukten av 2 vektorer av kraft och f?rskjutning, dvs.

|dA p?ls | = F dl cosa. Om riktningen f?r den yttre kraften ?r motsatt till r?relsen som utf?rs av de inre krafterna, d? cosa < 0.

2. F?rl?ngningsoperation (gasexpansion ?verv?gs oftast)

dA = -p dV (1.7)

Man m?ste dock komma ih?g att detta uttryck endast g?ller f?r en reversibel process.

3. Elektrisk – r?relse av elektriska laddningar

dA el = -jdq,(2.2)

D?r j- elektrisk potential.

4. Ytlig – f?r?ndring i yta,

dA yta = -sdS,(2.3)

D?r s- ytsp?nning.

5. Allm?nt uttryck f?r arbete

dA = - Ydx,(2.4)

Y– generaliserad kraft, dx- generaliserad koordinat, s? arbetet kan betraktas som produkten av en intensiv faktor och en f?r?ndring av en extensiv faktor.

6. Alla typer av arbeten, utom utbyggnadsarbeten, kallas anv?ndbar arbete (dA’). dA = рdV + dА’ (2,5)

7. I analogi kan vi introducera begreppet kemisk arbeta n?r du r?r dig i riktning k- det kemiska ?mnet, n k– omfattande egendom, medan intensiv parameter m k kallas kemisk potential k-th substans

dA kemikalie = -Sm k dn k. (2.6)

Termodynamiskt system?r en process eller ett medium som anv?nds vid analys av energi?verf?ring. Termodynamiskt system?r varje zon eller utrymme som begr?nsas av faktiska eller imagin?ra gr?nser som valts f?r analys av energi och dess omvandling. Dess gr?nser kan vara or?rlig eller mobil.

En gas i en metallbeh?llare ?r ett exempel p? ett system med fasta gr?nser. Om det ?r n?dv?ndigt att analysera gas i en cylinder f?r, ?r k?rlets v?ggar fasta gr?nser. Om du vill analysera luften i en ballong ?r ballongens yta en r?rlig gr?ns. Om du v?rmer luften i en ballong str?cker sig ballongens elastiska v?ggar, och systemets gr?ns ?ndras n?r gasen expanderar.

Utrymmet i anslutning till gr?nsen kallas milj?. Alla har termodynamiska system det finns en milj? som kan vara en k?lla eller ta bort den. Omgivningen kan ocks? utf?ra arbete p? systemet eller uppleva systemets funktion.

System kan vara stora eller sm?, beroende p? gr?nserna. Systemet kan till exempel t?cka hela kylsystemet eller gasen i en av kompressorcylindrarna. Det kan existera i ett vakuum eller kan inneh?lla flera faser av ett eller flera ?mnen. D?rf?r kan faktiska system inneh?lla torr luft och (tv? ?mnen) eller vatten och vatten?nga(tv? stadier av samma ?mne). Ett homogent system best?r av ett ?mne, en av dess faser eller en homogen blandning av flera komponenter.

Det finns system st?ngd eller ?ppna. I en st?ngd ?r det bara energi som passerar dess gr?nser. F?ljaktligen kan v?rme r?ra sig ?ver gr?nserna f?r ett slutet system in i milj?n eller fr?n milj?n in i systemet.

I ett ?ppet system kan b?de energi och massa ?verf?ras fr?n systemet till mediet och tillbaka. Vid analys av pumpar och v?rmev?xlare ?r ett ?ppet system n?dv?ndigt eftersom v?tskor m?ste passera gr?nser under analysen. Om massfl?det i ett ?ppet system ?r stabilt och enhetligt, kallas det ett ?ppet system med konstant fl?de. Massfl?de indikerar om den ?r ?ppen eller st?ngd.

Ange termodynamiskt system best?ms av ett ?mnes fysikaliska egenskaper. Temperatur, tryck, volym, intern energi och entropi ?r egenskaper som best?mmer i vilket tillst?nd ett ?mne existerar. Eftersom tillst?ndet f?r ett system ?r ett j?mviktstillst?nd kan det endast best?mmas n?r systemets egenskaper ?r stabiliserade och inte l?ngre f?r?ndras.

Med andra ord kan tillst?ndet f?r ett system beskrivas n?r det ?r i j?mvikt med sin omgivning.