Ayn? sistem farkl? durumlarda olabilir. Sistemin her durumu, termodinamik parametrelerin belirli bir de?er k?mesiyle karakterize edilir. Termodinamik parametreler s?cakl?k, bas?n?, yo?unluk, konsantrasyon vb. i?erir. En az bir termodinamik parametredeki de?i?iklik, bir b?t?n olarak sistemin durumunda bir de?i?ikli?e yol a?ar. Termodinamik parametreler sistemin her noktas?nda (hacim) sabitse sistemin termodinamik durumuna denir. denge.

Ay?rt etmek homojen Ve heterojen sistemler. Homojen sistemler bir fazdan, heterojen sistemler ise iki veya daha fazla fazdan olu?ur. Faz - Bu, sistemin bir par?as?d?r; bile?im ve ?zellikler bak?m?ndan her noktada homojendir ve sistemin di?er k?s?mlar?ndan bir aray?zle ayr?l?r. Homojen bir sistemin bir ?rne?i sulu bir ??zeltidir. Ancak ??zelti doymu?sa ve kab?n dibinde tuz kristalleri varsa, o zaman s?z konusu sistem heterojendir (bir faz s?n?r? vard?r). Homojen bir sistemin ba?ka bir ?rne?i basit sudur, ancak i?inde y?zen buz bulunan su heterojen bir sistemdir.

Bir termodinamik sistemin davran???n? niceliksel olarak tan?mlamak i?in, durum parametreleri - Belirli bir zaman noktas?nda sistemin durumunu benzersiz ?ekilde belirleyen nicelikler. Durum parametreleri yaln?zca deneyime dayanarak bulunabilir. Termodinamik yakla??m bunlar?n makroskobik aletler kullan?larak ampirik olarak ?l??lebilmesini gerektirir. Parametrelerin say?s? ?oktur ancak bunlar?n hepsi termodinamik i?in anlaml? de?ildir. En basit durumda herhangi bir termodinamik sistemin d?rt makroskobik parametresi olmal?d?r: k?tle M, hacim V, bas?n? P ve s?cakl?k T. Bunlardan ilk ??? olduk?a basit bir ?ekilde tan?mlanm??t?r ve fizik derslerinden iyi bilinmektedir.

17. ve 19. y?zy?llarda ideal gazlar?n deneysel yasalar? form?le edildi. Bunlar? k?saca hat?rlayal?m. ?deal gaz izoprosesleri – parametrelerden birinin de?i?meden kald??? i?lemler. 1. ?zokorik s?re? . Charles'?n yasas?. V = sabit. ?zokorik s?re? meydana gelen bir s?re? denir sabit hacim V. Bu izokorik s?re?te gaz?n davran??? a?a??dakilere uygundur: Charles'?n yasas? : Gaz k?tlesinin ve molar k?tlesinin sabit hacminde ve sabit de?erlerinde, gaz bas?nc?n?n mutlak s?cakl???na oran? sabit kal?r: P/T= sabit ?zokorik bir s?recin grafi?i PV-diyagram denir izokor . ?zokorik bir s?recin grafi?ini bilmek faydal?d?r. RT- Ve VT-diyagramlar (?ekil 1.6). ?zokore denklemi: burada P 0, 0 °C'deki bas?n?t?r, a, 1/273 derece -1'e e?it gaz bas?nc?n?n s?cakl?k katsay?s?d?r. B?yle bir ba??ml?l???n grafi?i Рt-diyagram ?ekil 1.7'de g?sterilen forma sahiptir. Pirin?. 1.7 2. ?zobarik s?re?. Gay-Lussac yasas?. R= sabit ?zobarik bir s?re?, sabit P bas?nc?nda meydana gelen bir s?re?tir. . ?zobarik bir s?re? s?ras?nda bir gaz?n davran??? a?a??dakilere uyar: Gay-Lussac yasas? : Sabit bas?n?ta ve hem gaz?n hem de molar k?tlesinin k?tlesinin sabit de?erlerinde, gaz?n hacminin mutlak s?cakl???na oran? sabit kal?r: KDV/T= sabit Bir izobarik s?recin grafi?i VT-diyagram denir izobar . ?zobarik s?recin grafiklerini bilmek faydal?d?r. PV- Ve RT-diyagramlar (?ekil 1.8). Pirin?. 1.8 ?zobar denklemi: burada a =1/273 derece -1 - hacimsel genle?menin s?cakl?k katsay?s?. B?yle bir ba??ml?l???n grafi?i Vt Diyagram ?ekil 1.9'da g?sterilen forma sahiptir. Pirin?. 1.9 3. ?zotermal s?re?. Boyle-Mariotte yasas?. T= sabit ?zotermal s?re? ?u durumlarda ortaya ??kan bir s?re?tir: sabit s?cakl?k T. ?deal bir gaz?n izotermal bir i?lem s?ras?ndaki davran??? a?a??dakilere uygundur: Boyle-Mariotte yasas?: Sabit bir s?cakl?kta ve gaz?n k?tlesinin ve molar k?tlesinin sabit de?erlerinde, gaz?n hacminin ve bas?nc?n?n ?arp?m? sabit kal?r: PV= sabit Bir izotermal s?recin grafi?i PV-diyagram denir izoterm . ?zotermal bir s?recin grafiklerini bilmek faydal?d?r. VT- Ve RT-diyagramlar (?ekil 1.10). Pirin?. 1.10 ?zoterm denklemi: (1.4.5) 4. Adyabatik s?re? (izentropik): Adyabatik bir s?re?, ?evreyle ?s? al??veri?i olmadan ger?ekle?en termodinamik bir s?re?tir. 5. Politropik s?re?. Bir gaz?n ?s? kapasitesinin sabit kald??? bir s?re?. Politropik s?re? yukar?da listelenen t?m s?re?lerin genel bir durumudur. 6. Avogadro yasas?. Ayn? bas?n? ve ayn? s?cakl?klarda, farkl? ideal gazlar?n e?it hacimleri ayn? say?da molek?l i?erir. Bir mol ?e?itli madde N A i?erir=6,02·10 23 molek?ller (Avogadro say?s?). 7. Dalton yasas?. ?deal gazlardan olu?an bir kar???m?n bas?nc?, i?inde bulunan gazlar?n k?smi bas?n?lar?n?n (P) toplam?na e?ittir: 8. Birle?ik Gaz Hukuku (Clapeyron Yasas?). Boyle-Mariotte yasalar?na (1.4.5) ve Gay-Lussac'a (1.4.3) uygun olarak, belirli bir gaz k?tlesi i?in ?u sonuca varabiliriz:

gaz kar???mlar?. ?rnek olarak i?ten yanmal? motorlarda yak?t?n yanma ?r?nlerini, f?r?n f?r?nlar?n? ve buhar kazanlar?n?, kurutma tesislerinde nemli havay? vb. adland?rabiliriz.

Bir gaz kar???m?n?n davran???n? belirleyen temel yasa Dalton yasas?d?r: ?deal gazlardan olu?an bir kar???m?n toplam bas?nc?, t?m bile?enlerinin k?smi bas?n?lar?n?n toplam?na e?ittir:

K?smi bas?n? pi- gaz?n ayn? s?cakl?kta tek ba??na kar???m?n t?m hacmini kaplamas? durumunda sahip olaca?? bas?n?.

Bir kar???m? belirleme y?ntemleri. Gaz kar???m?n?n bile?imi k?tle, hacim veya mol kesirlerine g?re belirlenebilir.

K?tle fraksiyonu tek bir bile?enin k?tlesinin oran? denir Mi, kar???m?n k?tlesine M:

Bu a??kt?r.

K?tle kesirleri genellikle y?zde olarak belirtilir. ?rne?in kuru hava i?in; .

Volumetrik kesir, azalt?lm?? gaz hacmi V'nin kar???m?n toplam hacmine oran?d?r V: .

Verilen bas?nc? ve s?cakl??? kar???m?n bas?n? ve s?cakl???na e?it oldu?unda bir gaz bile?eninin kaplayaca?? hacimdir.

Azalt?lm?? hacmi hesaplamak i?in iki durum denklemi yaz?yoruz Ben-th bile?eni:

?lk denklem, bir Kar???mdaki bir gaz bile?eninin k?smi bas?nca sahip oldu?u durumla ilgilidir. pi ve kar???m?n t?m hacmini kaplar ve ikinci denklem - kar???mda oldu?u gibi bile?enin bas?nc? ve s?cakl??? e?it oldu?unda azalt?lm?? duruma, R Ve T. Denklemlerden ?u sonu? ??k?yor

Kar???m?n t?m bile?enleri i?in ili?kiyi (2.2) ?zetledikten sonra Dalton yasas?n? dikkate alarak elde ederiz. Hacim kesirleri de s?kl?kla y?zde olarak belirtilir. Hava i?in, .

Bazen bir kar???m?n bile?imini mol kesirleri cinsinden belirtmek daha uygundur. Mol fraksiyonu mol say?s?n?n oran? denir Ni S?z konusu bile?enin kar???m?n toplam mol say?s?na oran? N.

Gaz kar???m?n?n a?a??dakilerden olu?mas?na izin verin N1 ilk bile?enin molleri, N2 ikinci bile?enin mol say?s? vb. Kar???m?n mol say?s? ve bile?enin mol fraksiyonu ?una e?it olacakt?r: .

Avogadro yasas?na g?re herhangi bir gaz?n bir mol?n?n ayn? anda hacmi R Ve T,?zellikle ideal gaz halindeki kar???m?n s?cakl??? ve bas?nc? ayn?d?r. Bu nedenle, herhangi bir bile?enin azalt?lm?? hacmi, form?le g?re, bir mol hacminin bu bile?enin mol say?s?na, yani kar???m?n hacmine ?arp?m? olarak hesaplanabilir. O zaman ve dolay?s?yla kar???m gazlar?n? mol kesirleri cinsinden belirtmek, hacim kesirlerini belirtmekle e?ittir.

Bir gaz kar???m?n?n gaz sabiti. Kar???m?n t?m bile?enleri i?in denklemleri (2.1) toplayarak, elde ederiz. dikkate alarak yazabiliriz.

Bir termodinamik sistemin toplam enerjisi, sisteme dahil olan t?m cisimlerin kinetik hareket enerjisinin, birbirleriyle ve d?? cisimlerle etkile?imlerinin potansiyel enerjisinin ve sistem cisimlerinin i?erdi?i enerjinin toplam?d?r. Sistemin bir b?t?n olarak makroskobik hareketini karakterize eden kinetik enerjiyi ve g?vdelerinin d?? makroskobik cisimlerle etkile?iminin potansiyel enerjisini toplam enerjiden ??kar?rsak, geri kalan k?s?m termodinamik sistemin i? enerjisini temsil edecektir. .
Bir termodinamik sistemin i? enerjisi, mikroskobik hareketin enerjisini ve sistem par?ac?klar?n?n etkile?iminin yan? s?ra molek?l i?i ve ?ekirdek i?i enerjilerini i?erir.
Sistemin toplam enerjisi (ve dolay?s?yla i? enerjisi) ve mekanikteki bir cismin potansiyel enerjisi keyfi bir sabite kadar belirlenebilir. Dolay?s?yla sistemde herhangi bir makroskobik hareket ve d?? cisimlerle etkile?imi yoksa, kinetik ve potansiyel enerjilerin “makroskobik” bile?enlerini s?f?ra e?itleyebilir ve sistemin i? enerjisini toplam enerjisine e?it sayabiliriz. Bu durum sistem termodinamik denge durumunda oldu?unda ortaya ??kar.
Termodinamik denge durumunun bir ?zelli?ini - s?cakl?k - tan?tal?m. Bu, durum parametrelerine, ?rne?in gaz?n bas?nc?na ve hacmine ba?l? olan ve sistemin i? enerjisinin bir fonksiyonu olan miktar?n ad?d?r. Bu fonksiyon genellikle sistemin i? enerjisine monotonik bir ba??ml?l??a sahiptir, yani artan i? enerjiyle birlikte b?y?r.
Denge durumundaki termodinamik sistemlerin s?cakl??? a?a??daki ?zelliklere sahiptir:
E?er iki denge termodinamik sistemi termal temas halindeyse ve ayn? s?cakl??a sahipse, o zaman genel termodinamik sistem ayn? s?cakl?kta termodinamik denge durumundad?r.
Herhangi bir denge termodinamik sistemi di?er iki sistemle ayn? s?cakl??a sahipse, bu durumda ?? sistem de ayn? s?cakl?kta termodinamik dengededir.
Dolay?s?yla s?cakl?k, termodinamik denge durumunun bir ?l??s?d?r. Bu ?nlemi olu?turmak i?in ?s? transferi kavram?n? tan?tmak uygundur.
Is? transferi, maddeyi aktarmadan veya mekanik i? yapmadan enerjinin bir v?cuttan di?erine aktar?lmas?d?r.
Birbirleriyle termal temas halinde olan cisimler aras?nda ?s? transferi yoksa cisimler ayn? s?cakl?klara sahiptir ve birbirleriyle termodinamik denge halindedirler.
?ki g?vdeden olu?an izole bir sistemde bu g?vdeler farkl? s?cakl?klarda ise, ?s? transferi, enerji daha fazla ?s?t?lan g?vdeden daha az ?s?t?lan g?vdeye aktar?lacak ?ekilde ger?ekle?tirilecektir. Bu s?re?, cisimlerin s?cakl?klar? e?it oluncaya ve iki cisimden olu?an izole bir sistem termodinamik denge durumuna ula??ncaya kadar devam edecektir.
Is? transfer i?leminin ger?ekle?ebilmesi i?in ?s? ak??lar?n?n yarat?lmas?, yani termal denge durumundan ??k?lmas? gerekir. Bu nedenle denge termodinami?i, ?s? transferi s?recini de?il, yaln?zca sonucunu - yeni bir denge durumuna ge?i?i - tan?mlar. Is? transfer s?recinin kendisi, fiziksel kineti?e ayr?lm?? alt?nc? b?l?mde anlat?lmaktad?r.
Sonu? olarak, e?er bir termodinamik sistem di?erinden daha y?ksek bir s?cakl??a sahipse, s?cakl???n artmas?yla her sistemin i? enerjisindeki art??a ra?men, her zaman daha fazla i? enerjiye sahip olmayaca??na dikkat edilmelidir. ?rne?in, daha b?y?k hacimli bir su, daha d???k s?cakl?kta bile, daha k???k hacimli bir suya g?re daha fazla i? enerjiye sahip olabilir. Ancak bu durumda i? enerjisi fazla olan bir cisimden, i? enerjisi daha az olan bir cisme ?s? transferi (enerji transferi) ger?ekle?meyecektir.

Termodinamik sistemlerin ?zelliklerini ele alal?m. Genellikle, ?nemli say?da par?ac?ktan olu?an fiziksel makroskopik formlar olarak anla??l?rlar; bunlar, makroskopik ?zellikleri tan?mlamak i?in her bir par?ac???n kullan?m?n? ima etmez.

Bu t?r sistemlerin kurucu bile?enleri olan malzeme par?ac?klar?n?n do?as?na ili?kin herhangi bir k?s?tlama yoktur. Molek?ller, atomlar, iyonlar, elektronlar, fotonlar ?eklinde sunulabilirler.

?zellikler

Termodinamik sistemlerin ay?rt edici ?zelliklerini analiz edelim. Bir ?rnek, teleskop veya mikroskop kullan?lmadan g?zlemlenebilen herhangi bir nesnedir. B?yle bir sistemin tam bir tan?m?n? vermek i?in, bile?enlerin hacmini, bas?nc?n?, s?cakl???n?, elektriksel polarizasyonunu, manyetik ind?ksiyonunu, kimyasal bile?imini ve k?tlesini belirlemenin m?mk?n oldu?u makroskobik ayr?nt?lar se?ilir.

Herhangi bir termodinamik sistem i?in onlar? ortamdan ay?ran ko?ullu veya ger?ek s?n?rlar vard?r. Bunun yerine, analiz edilen sistemle ?s? de?i?imi durumunda s?cakl?k g?stergesinin de?i?meden kalaca?? kadar y?ksek bir ?s? kapasitesi ile karakterize edilen bir termostat kavram? s?kl?kla kullan?l?r.

Sistem s?n?fland?rmas?

Termodinamik sistemlerin s?n?fland?rmas?n?n ne oldu?unu d???nelim. ?evre ile etkile?iminin niteli?ine ba?l? olarak, a?a??dakileri ay?rt etmek gelenekseldir:

• d?? ?evreyle madde veya enerji al??veri?i yapmayan izole t?rler;
• adyabatik olarak izole edilmi?, d?? ?evreyle madde al??veri?i yapmayan, ancak i? veya enerji al??veri?ine giren;
• Kapal? termodinamik sistemlerde madde al??veri?i yoktur, yaln?zca enerji de?erindeki de?i?ikliklere izin verilir;
• a??k sistemler enerji ve maddenin tam aktar?m?yla karakterize edilir;
• k?smen a??k olanlar yar? ge?irgen b?lmelere sahip olabilir, bu nedenle malzeme al??veri?ine tam olarak kat?lamazlar.

A??klamaya ba?l? olarak bir termodinamik sistemin parametreleri karma??k ve basit se?eneklere ayr?labilir.

Basit sistemlerin ?zellikleri

Basit sistemlere denge durumlar? denir; fiziksel durumlar? belirli hacim, s?cakl?k ve bas?n?la belirlenebilir. Bu tip termodinamik sistemlerin ?rnekleri, farkl? y?nlerde ve noktalarda e?it ?zelliklere sahip izotropik cisimlerdir. B?ylece termodinamik dengede olan s?v?lar, gaz halindeki maddeler, kat?lar elektromanyetik ve yer ?ekimi kuvvetlerine, y?zey gerilimine ve kimyasal d?n???mlere maruz kalmazlar. Basit cisimlerin analizi termodinamikte pratik ve teorik a??dan ?nemli ve alakal? olarak kabul edilmektedir.

Bu tip bir termodinamik sistemin i? enerjisi ?evredeki d?nyayla ba?lant?l?d?r. A??klarken, her bir bile?enin par?ac?k say?s? ve maddesinin k?tlesi kullan?l?r.

Karma??k sistemler

Karma??k termodinamik sistemler, basit t?rlere girmeyen termodinamik sistemleri i?erir. ?rne?in bunlar m?knat?slar, dielektrikler, kat? elastik cisimler, s?per iletkenler, faz aray?zleri, termal radyasyon ve elektrokimyasal sistemlerdir. Bunlar? tan?mlamak i?in kullan?lan parametreler olarak yay?n veya ?ubu?un esnekli?ine, faz aray?z?ne ve termal radyasyona dikkat ederiz.

Fiziksel sistem, ara?t?rma i?in se?ilen s?cakl?k ve bas?n? s?n?rlar? dahilinde maddeler aras?nda kimyasal etkile?imin olmad??? bir sistemdir. Ve kimyasal sistemler, bireysel bile?enleri aras?ndaki etkile?imi i?eren se?eneklerdir.

Bir termodinamik sistemin i? enerjisi, onun d?? d?nyadan izolasyonuna ba?l?d?r. ?rne?in, adyabatik bir kabu?un bir ?e?idi olarak bir Dewar gemisi hayal edilebilir. Homojen karakter, t?m bile?enlerin benzer ?zelliklere sahip oldu?u bir sistemde ortaya ??kar. Bunlar?n ?rnekleri gaz, kat? ve s?v? ??zeltilerdir. Gaz halindeki homojen faz?n tipik bir ?rne?i D?nya'n?n atmosferidir.

Termodinami?in ?zellikleri

Bilimin bu b?l?m?, enerjinin sal?n?m? ve emilmesiyle ili?kili temel s?re? modellerinin incelenmesiyle ilgilidir. Kimyasal termodinamik, bir sistemi olu?turan par?alar?n kar??l?kl? d?n???mlerinin incelenmesini, belirli ko?ullar alt?nda (bas?n?, s?cakl?k, hacim) bir enerji t?r?nden di?erine ge?i? modellerinin olu?turulmas?n? i?erir.

Termodinamik ara?t?rman?n nesnesi olan sistem, di?er ger?ek nesnelerle bir aray?zle ayr?lan ?ok say?da molek?l de dahil olmak ?zere herhangi bir do?al nesne bi?iminde temsil edilebilir. Bir sistemin durumu, onu termodinamik a??dan belirlemeyi m?mk?n k?lan ?zelliklerinin toplam? olarak anla??l?r.

??z?m

Her sistemde bir enerji t?r?nden di?erine ge?i? g?zlenir ve termodinamik denge kurulur. Enerjinin d?n???mleri, de?i?imleri ve korunumuyla ilgili ayr?nt?l? ?al??mayla ilgilenen fizik b?l?m? ?zellikle ?nemlidir. ?rne?in, kimyasal kinetikte sadece bir sistemin durumunu tan?mlamak de?il, ayn? zamanda sistemin istenilen y?nde yer de?i?tirmesine katk?da bulunan ko?ullar? da hesaplamak m?mk?nd?r.

S?z konusu d?n???m?n entalpisi ve entropisini ili?kilendiren Hess yasas?, kendili?inden meydana gelen bir reaksiyonun olas?l???n? belirlemeyi ve bir termodinamik sistem taraf?ndan sal?nan (absorbe edilen) ?s? miktar?n? hesaplamay? m?mk?n k?lar.

Termodinami?in temellerine dayanan termokimya pratik ?neme sahiptir. Kimyan?n bu b?l?m? sayesinde, ?retimde yak?t verimlili?ine ili?kin ?n hesaplamalar ve belirli teknolojilerin fiili ?retime dahil edilmesinin fizibilitesi ger?ekle?tirilir. Termodinamikten elde edilen bilgiler, ?e?itli malzemelerin end?striyel ?retimi i?in esneklik, termoelektriklik, viskozite ve m?knat?slanma olgular?n?n uygulanmas?n? m?mk?n k?lar.

Sayfa 1

Termodinamik bir sistem, di?er herhangi bir fiziksel sistem gibi, genellikle sistemin i? enerjisi olarak adland?r?lan belirli bir miktarda enerjiye sahiptir.

Bir termodinamik sistem, d?? ortamla enerji veya madde al??veri?i yapam?yorsa izole edilmi? sistem olarak adland?r?l?r. B?yle bir sistemin bir ?rne?i, sabit hacimli bir kapta bulunan bir gazd?r. Bir termodinamik sistem, di?er sistemlerle ?s? al??veri?i yoluyla enerji al??veri?i yapam?yorsa adyabatik olarak adland?r?l?r.

Termodinamik sistem, kendileri ve ?evre aras?nda bir dereceye kadar enerji ve madde al??veri?i yapabilen bir dizi cisimdir.

Termodinamik sistemler, di?er sistemlerle madde al??veri?i yapmayan kapal? ve di?er sistemlerle madde ve enerji al??veri?i yapan a??k olarak ikiye ayr?l?r. Bir sistemin di?er sistemlerle enerji ve madde al??veri?inin olmad??? durumlarda izole, ?s? al??veri?inin olmad??? durumlarda ise adyabatik sistem olarak adland?r?l?r.

Termodinamik sistemler saf maddelerin kar???mlar?ndan olu?abilir. Herhangi bir k???k par?ac?ktaki kimyasal bile?im ve fiziksel ?zelliklerin ayn? oldu?u veya sistemin bir noktas?ndan di?erine s?rekli de?i?ti?i bir kar???ma (??zeltiye) homojen denir. Homojen bir kar???m?n yo?unlu?u, bas?nc? ve s?cakl??? her noktada ayn?d?r. Homojen bir sisteme ?rnek olarak, kimyasal bile?imi ayn? olan ancak fiziksel ?zellikleri bir noktadan di?erine de?i?en belirli bir hacimdeki su verilebilir.

Belirli bir niceliksel bile?en oran?na sahip bir termodinamik sisteme, tek bir fizikokimyasal sistem denir.

Termodinamik sistemler (makroskopik cisimler), mekanik enerji E ile birlikte, s?cakl??a, hacme, bas?nca ve di?er termodinamik parametrelere ba?l? olan i? enerjiye de U sahiptir.

Bir termodinamik sistem, ?evreye ?s? al?p verebiliyor ve i? ?retebiliyorsa ve d?? ortam sistem ?zerinde i? yapabiliyorsa, yal?t?lmam?? veya a??k u?lu olarak adland?r?l?r. Bir sistem, ?evre ile ?s? al??veri?i yapm?yorsa, sistem i?indeki bas?n? de?i?imi ?evreyi etkilemiyorsa ve sistem ?zerinde i? yapam?yorsa izole edilmi? veya kapal?d?r.

Termodinamik sistemler istatistiksel olarak ?ok say?da par?ac?ktan olu?ur.

Belirli d?? ko?ullar alt?nda, bir termodinamik sistem (veya izole edilmi? bir sistem), parametrelerinin zaman i?inde sabit kalmas? ve sistemde madde ve ?s? ak???n?n olmamas? ile karakterize edilen bir duruma gelir. Sistemin bu durumuna denge veya denge durumu denir. Sistem bu durumdan kendili?inden ??kamaz. Dengenin olmad??? bir sistemin durumuna dengesizlik denir. Bir sistemin d?? etkilerin neden oldu?u dengesizlik durumundan denge durumuna kademeli olarak ge?i? s?recine gev?eme, sistemin denge durumuna d?nmesi i?in ge?en s?reye gev?eme s?resi denir.

Bu durumda termodinamik sistem, sistemin i? enerjisini azaltarak genle?me i?i ger?ekle?tirir.

Termodinamik sistem, termodinamikte bir ?al??ma nesnesidir ve birbirleriyle ve ?evreyle enerjik olarak etkile?ime giren ve onunla madde al??veri?inde bulunan bir dizi cisimdir.

Sabit d?? ko?ullar alt?nda kendi ba??na b?rak?lan bir termodinamik sistem, t?m parametrelerin sabitli?i ve makroskobik hareketlerin yoklu?u ile karakterize edilen bir denge durumuna gelir. Sistemin bu durumuna termodinamik denge durumu denir.

Bir termodinamik sistem, sonlu say?da ba??ms?z de?i?ken (termodinamik parametreler ad? verilen makroskobik b?y?kl?kler) ile karakterize edilir. Bir termodinamik sistemi mekanik sistemden ay?ran ba??ms?z makroskopik parametrelerden biri, termal hareketin yo?unlu?unun bir ?l??s? olan s?cakl?kt?r. V?cut s?cakl???, ?evre ile ?s? al??veri?i ve ?s? kaynaklar?n?n etkisi nedeniyle ve bizzat deformasyon s?recinin bir sonucu olarak de?i?ebilir. Deformasyon ve s?cakl?k aras?ndaki ili?ki termodinamik kullan?larak kurulur.

Termodinamik sistem- bu, ?evreden ger?ek veya hayali s?n?rlarla ayr?lan maddi d?nyan?n bir par?as?d?r ve termodinami?in inceleme nesnesidir. Ortam hacim olarak ?ok daha b?y?kt?r ve bu nedenle i?indeki de?i?iklikler, sistemin durumundaki de?i?ikliklerle kar??la?t?r?ld???nda ?nemsizdir. Bir veya daha fazla g?vdeden olu?an mekanik sistemlerden farkl? olarak, termodinamik sistem ?ok fazla say?da par?ac?k i?erir; bu da tamamen yeni ?zelliklerin ortaya ??kmas?na neden olur ve bu t?r sistemlerin durum ve davran???n? tan?mlamak i?in farkl? yakla??mlar gerektirir. Termodinamik sistem makroskobik nesne.

Termodinamik sistemlerin s?n?fland?r?lmas?

1. Kompozisyona g?re

Bir termodinamik sistem bile?enlerden olu?ur. Bile?en - sistemden izole edilebilen ve onun d???nda var olabilen bir maddedir; bile?enler ba??ms?z maddelerdir.

Tek bile?enli.

?ki bile?enli veya ikili.

?? bile?enli - ??l?.

?ok bile?enli.

2. Faz bile?imine g?re– homojen ve heterojen

Homojen sistemler, ba?ta s?cakl?k, bas?n?, konsantrasyon olmak ?zere sistemin herhangi bir noktas?nda ayn? makroskobik ?zelliklere sahiptir ve ayr?ca k?r?lma indisi, dielektrik sabiti, kristal yap? vb. gibi bir?ok ba?ka ?zelli?e sahiptir. Homojen sistemler tek fazdan olu?ur.

Faz sistemin homojen bir par?as?d?r, di?er fazlardan bir aray?zle ayr?l?r ve kendi durum denklemiyle karakterize edilir. Toplaman?n a?amas? ve durumu ?rt??en kavramlard?r ancak ayn? kavramlar de?ildir. Toplaman?n yaln?zca 4 durumu vard?r; daha bir?ok a?ama olabilir.

Heterojen Sistemler en az iki a?amadan olu?ur.

3. ?evreyle ili?ki t?r?ne g?re(?evre ile de?i?im imkanlar?na g?re).

?zole sistem ?evreyle ne enerji ne de madde al??veri?inde bulunur. Bu, prensipte deneysel olarak incelenemeyen idealle?tirilmi? bir sistemdir.

Kapal? sistem ?evreyle enerji al??veri?inde bulunabilir, ancak madde al??veri?inde bulunmaz.

A??k sistem hem enerji hem de madde al??veri?i yapar

TDS durumu

TDS durumu?l??lebilir t?m makroskopik ?zelliklerinin toplam?d?r ve bu nedenle niceliksel bir ifadeye sahiptir. ?zelliklerin makroskobik do?as?, bunlar?n yak?n ikili yap?y? (T, p, V, c, U, nk) olu?turan tek tek par?ac?klara de?il, yaln?zca bir b?t?n olarak sisteme atfedilebilece?i anlam?na gelir. Devletin niceliksel ?zellikleri birbiriyle ba?lant?l?d?r. Bu nedenle, ad? verilen minimum bir sistem ?zellikleri k?mesi vard?r. parametreler spesifikasyonu sistemin ?zelliklerini tam olarak tan?mlamam?za olanak tan?r. Bu parametrelerin say?s? sistemin tipine ba?l?d?r. En basit durumda, denge durumundaki kapal? homojen bir gaz sistemi i?in yaln?zca 2 parametrenin ayarlanmas? yeterlidir. A??k bir sistem i?in sistemin bu 2 ?zelli?ine ek olarak her bile?enin mol say?s?n?n da belirtilmesi gerekir.

Termodinamik de?i?kenler ikiye ayr?l?r:

- harici, sistemin ortamdaki ?zellikleri ve koordinatlar? taraf?ndan belirlenen ve sistemin ?evre ile temaslar?na ba?l? olan, ?rne?in k?tle ve bile?en say?s?, elektrik alan kuvveti, bu gibi de?i?kenlerin say?s? s?n?rl?d?r;

- dahili, sistemin ?zelliklerini karakterize eden, ?rne?in yo?unluk, i? enerji, bu t?r parametrelerin say?s? s?n?rs?zd?r;

- yayg?n, sistemin k?tlesiyle veya par?ac?k say?s?yla (?rne?in hacim, enerji, entropi, ?s? kapasitesi) do?ru orant?l? olan;

-yo?un, s?cakl?k, bas?n? gibi sistemin k?tlesine ba?l? olmayanlar.

TDS parametreleri birbiriyle a?a??daki ili?ki ad? verilen bir ili?kiyle ili?kilidir: denklem durumu sistemler. Genel g?r?n?m? F(p,V , T)= 0. FH'nin en ?nemli g?revlerinden biri herhangi bir sistemin durum denklemini bulmakt?r. ?u ana kadar kesin hal denklemi yaln?zca ideal gazlar i?in biliniyordu (Clapeyron-Mendeleev denklemi).

pV = nRT, ( 1.1)

Nerede R– evrensel gaz sabiti = 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. Ger?ek gazlar bu denklemle yaln?zca yakla??k olarak tan?mlan?r ve bas?n? ne kadar y?ksek ve s?cakl?k ne kadar d???k olursa, bu durum denkleminden sapma da o kadar b?y?k olur.

Ay?rt etmek denge Ve dengesizlik TDS'nin durumu.

Klasik termodinamik genellikle yak?n ikili sistemlerin denge durumlar?n?n dikkate al?nmas?yla s?n?rl?d?r. Denge - bu, TDS'nin kendili?inden geldi?i ve d?? etkilerin yoklu?unda s?resiz olarak var olabilece?i durumdur. Denge durumunu belirlemek i?in her zaman dengesiz sistemlere g?re daha az say?da parametre gerekir.

Denge durumu ikiye ayr?l?r:

- s?rd?r?lebilir(kararl?) durum; sonsuz k???k bir etkinin yaln?zca son derece k???k bir durum de?i?ikli?ine neden oldu?u ve bu etki ortadan kald?r?ld???nda sistemin orijinal durumuna geri d?nd??? durum;

- yar? kararl? baz? nihai etkilerin, bu etkiler ortadan kald?r?ld???nda kaybolmayan son durum de?i?ikliklerine neden oldu?u bir durumdur.

Termodinamik de?i?kenlerden en az birindeki de?i?iklikle ili?kili olarak yak?n cisim sisteminin durumundaki de?i?ikli?e denir. termodinamik s?re?. Termodinamik s?re?lerin tan?m?n?n bir ?zelli?i, bunlar?n ?zelliklerdeki de?i?im oranlar?yla de?il, de?i?ikliklerin b?y?kl???yle karakterize edilmesidir. Termodinamikte bir s?re?, bir sistemin ba?lang??taki termodinamik parametreler k?mesinden sonuncusuna kadar giden durumlar?n bir dizisidir. A?a??daki termodinamik s?re?ler ay?rt edilir:

- kendili?inden, uygulanmas? i?in enerji harcaman?za gerek olmayan;

- kendili?inden olmayan, yaln?zca enerji harcand???nda meydana gelir;

- geri d?nd?r?lemez(veya dengesizlik) - s?recin bir sonucu olarak sistemi orijinal durumuna d?nd?rmek m?mk?n olmad???nda.

-geri d?n???ml? - bunlar ayn? ara durumlardan ileri ve geri ge?en idealle?tirilmi? s?re?lerdir ve d?ng? tamamland?ktan sonra ne sistemde ne de ortamda herhangi bir de?i?iklik g?zlenmez.

Durum i?levleri– bunlar yaln?zca durumun parametrelerine ba?l? olan ancak bunu ba?arma y?ntemine ba?l? olmayan sistemin ?zellikleridir.

Durum fonksiyonlar? a?a??daki ?zelliklerle karakterize edilir:

Sonsuz k???k fonksiyon de?i?ikli?i F toplam bir diferansiyeldir df;

Durum 1'den durum 2'ye ge?i? s?ras?nda fonksiyondaki de?i?iklik yaln?zca bu durumlar taraf?ndan belirlenir ? sd = f 2 – f 1

Herhangi bir d?ng?sel s?recin sonucu olarak durum fonksiyonu de?i?mez; s?f?ra e?ittir.

Is? ve i?– RDS ile ?evre aras?ndaki enerji al??veri?i y?ntemleri. Is? ve i? bir s?recin ?zellikleridir; durumun i?levleri de?ildir.

??- Bir nesnenin y?nlendirilmi? hareketi meydana geldi?inde makroskobik d?zeyde bir enerji al??veri?i bi?imi. ??, sistem taraf?ndan d?? kuvvetlere kar?? yap?l?yorsa pozitif kabul edilir.

S?cakl?k– mikroskobik d?zeyde bir enerji al??veri?i bi?imi, yani molek?llerin kaotik hareketinde bir de?i?iklik ?eklinde. Genel olarak sistemin ald??? ?s?n?n ve ?zerinde yap?lan i?in pozitif oldu?u kabul edilir. “Egoist prensip” i?liyor .

?zellikle termodinamikte en yayg?n kullan?lan enerji ve i? birimleri SI joule (J) ve sistemik olmayan birim kaloridir (1 cal = 4,18 J).

Nesnenin do?as?na ba?l? olarak farkl? ?al??ma t?rleri ay?rt edilir:

1. Mekanik - v?cut hareketi

dA fur = - F ex dl.(2.1)

??, kuvvet ve yer de?i?tirmenin 2 vekt?r?n?n skaler ?arp?m?d?r;

|dA k?rk | = F dl ??nk?a. D?? kuvvetin y?n? i? kuvvetlerin yapt??? hareketin tersi ise, o zaman ??nk?a < 0.

2. Uzatma i?lemi (gaz genle?mesi ?o?unlukla dikkate al?n?r)

dA = - p dV (1.7)

Ancak bu ifadenin yaln?zca tersinir bir s?re? i?in ge?erli oldu?unu unutmamak gerekir.

3. Elektrik – elektrik y?klerinin hareketi

dA el = -jdq,(2.2)

Nerede J- elektrik potansiyeli.

4. Y?zeysel – y?zey alan?nda de?i?iklik,

dA y?zeyi = -sdS,(2.3)

Nerede S- y?zey gerilimi.

5. ??e ili?kin genel ifade

dA = - Ydx,(2.4)

e– genelle?tirilmi? kuvvet, dx- genelle?tirilmi? koordinat, dolay?s?yla i? ?u ?ekilde d???n?lebilir: yo?un bir fakt?r ile kapsaml? bir fakt?rdeki de?i?imin ?r?n?d?r.

6. Geni?letme i?i d???ndaki her t?rl? i?e denir kullan??l? i? (dA'). dA = рdV + dА’ (2,5)

7. Benzetme yoluyla kavram? tan?tabiliriz kimyasal y?nde hareket ederken ?al???n k-inci kimyasal madde, nk– kapsaml? ?zellik, yo?un parametre ise mk kimyasal potansiyel denir k-inci madde

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

Termodinamik sistem enerji transferinin analizinde kullan?lan bir s?re? veya ortamd?r. Termodinamik sistem enerjinin analizi ve d?n???m? i?in se?ilen ger?ek veya hayali s?n?rlarla s?n?rl? herhangi bir b?lge veya aland?r. Onun s?n?rlar? olabilir hareketsiz veya mobil.

Metal bir kaptaki gaz, sabit s?n?rlar? olan bir sisteme ?rnektir. Bir silindirdeki gaz?n analiz edilmesi gerekiyorsa, kab?n duvarlar? sabit s?n?rlard?r. Bir balonun i?indeki havay? analiz etmek istiyorsan?z balonun y?zeyi hareketli bir s?n?rd?r. Bir balonun i?indeki havay? ?s?t?rsan?z balonun elastik duvarlar? gerilir ve gaz geni?ledik?e sistemin s?n?rlar? de?i?ir.

S?n?ra biti?ik alana ?evre denir. Herkeste var termodinamik sistemler kaynak olabilecek ya da al?p g?t?rebilecek bir ortam var. Ortam ayr?ca sistem ?zerinde i? yapabilir veya sistemin i?leyi?ini deneyimleyebilir.

Sistemler s?n?rlara ba?l? olarak b?y?k veya k???k olabilir. ?rne?in sistem, so?utma sisteminin tamam?n? veya kompres?r silindirlerinden birindeki gaz? kapsayabilir. Bir bo?lukta mevcut olabilir veya bir veya daha fazla maddenin birka? faz?n? i?erebilir. Bu nedenle, ger?ek sistemler kuru hava ve (iki madde) veya su i?erebilir ve su buhar?(ayn? maddenin iki a?amas?). Homojen bir sistem, bir maddeden, onun fazlar?ndan birinden veya birka? bile?enin homojen bir kar???m?ndan olu?ur.

Sistemler var kapal? veya a??k. Kapal? bir ortamda yaln?zca enerji s?n?rlar?n? a?ar. Sonu? olarak ?s?, kapal? bir sistemin s?n?rlar? boyunca ?evreye veya ortamdan sisteme do?ru hareket edebilir.

A??k bir sistemde hem enerji hem de k?tle sistemden ortama ve geriye aktar?labilir. Pompalar? ve ?s? e?anj?rlerini analiz ederken a??k bir sistem gereklidir ??nk? analiz s?ras?nda ak??kanlar?n s?n?rlar? ge?mesi gerekir. A??k bir sistemin k?tle ak??? kararl? ve d?zg?n ise buna sabit ak??l? a??k sistem denir. K?tle ak??? a??k m? kapal? m? oldu?unu g?sterir.

Durum termodinamik sistem Bir maddenin fiziksel ?zellikleri taraf?ndan belirlenir. S?cakl?k, bas?n?, hacim, i? enerji ve entropi, bir maddenin mevcut durumunu belirleyen ?zelliklerdir. Bir sistemin durumu bir denge durumu oldu?undan, yaln?zca sistemin ?zellikleri sabitlendi?inde ve art?k de?i?medi?inde belirlenebilir.

Ba?ka bir deyi?le bir sistemin durumu, ?evresi ile dengede oldu?u zaman a??klanabilir.