1.Исторический обзор развития термодинамики

Зарождение термодинамик, как науки связано с именем Г. Галилея , который ввёл понятие температуры и сконструировал первый прибор, реагирующий на изменения темп-ры окружающей среды (1597). К. Ренальдини предложил градуировать термометр по реперным точкам. Г. Д. Фаренгейт, Р. Реомюр и А. Цельсий создали температурные шкалы в соответствии с этим принципом. В результате работ Г. В. Рихмана (1744) формируется понятие теплоты.

Дж.Блэк ввёл понятия скрытой теплоты плавления (1757) и теплоемкости (1770). И, Вильке (1772) ввёл определение калории, как кол-ва тепла, необходимого для нагревания 1 г воды на 1 °С. А. Лавуазье и П. Лаплас в 1780 сконструировали калориметр и впервые экспериментально определили уд. теплоёмкости ряда веществ. В 1824 С. Карно опубликовал работу, посвящённую исследованию принципов работы тепловых двигателей. Б. Клапейрон ввёл графич. представление термодинамич. процессов и развил метод бесконечно малых циклов, Ю. Р. Майер сформулировал принцип взаимопревращаемости теплового и механич. движений и теоретически вычислил термомеханич. эквивалент, экспериментально его определил Дж. П, Джоуль (1843), Г. Хельмгольц отметил универсальный характер закона сохранения энергии (1847). Впоследствии Р. Клаузиус и У. Томсон (Кельвин) систематически развили теоретич. аппарат Т., в основу к-рого положены первое начало термодинамики и второе начало термодинамики.

2. Термодинамическая система.

Термодинамическая система — это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая система подчиняется статистическим закономерностям. Для термодинамических систем справедливы законы термодинамики.

Для описания термодинамической системы вводят так называемые термодинамические величины — набор физических величин, значения которых определяют термодинамическое состояние системы. Примерами термодинамических величин являются:

• температура

• давление

• объем

• внутренняя энергия

• энтропия

• энтальпия

• свободная энергия Гельмгольца

• энергия Гиббса

Если термодинамическое состояние системы не меняется со временем, то говорят, что система находится в состоянии равновесия.

Термодинамические системы по составу бывают:

• однородные

• неоднородные (вода и пар или смесь газов)

Выделяют также изолированные системы, то есть системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом, и закрытые системы, которые обмениваются со средой только энергией, но не обмениваются веществом. Если же в системе происходят обменные процессы с окружающей средой, то её называют открытой.

3. Типы термодинамического контакта

Термодинамическим контактом называется такая связь между системами, при которой возможно хотя бы одно из следующих типов взаимодействия между термодинамическими системами:

Механическое взаимодействие. Если одна система совершает работу над другой системой с помощью механических или электро­магнитных сил, то взаимодействие такого рода называется меха­ническим.

Тепловое взаимодействие. Взаимодействие, которое приводит к изменению энергии и совершается в форме передачи тепла посред­ством теплопроводности или тепловой радиации, называется тепло­вым взаимодействием. Стенка, через которую тепловое взаимо­действие невозможно, называется адиабатической.

Материальное взаимодействие. Взаимодействие, которое приводит к обмену веществом между двумя системами, назы­вается материальным взаимодействием. Полупроницаемая мем­брана обеспечивает взаимодействие такого рода.

Идеализацией взаимодействий 2 и 3 можно считать такое взаи­модействие, которое является достаточно слабым, чтобы не влиять на свойства системы, но вместе с тем достаточно сильным, чтобы приводить к эффектам, которые могут быть обнаружены в процессе наблюдения.