6.Внутренняя энергия системы.

Внутренняя энергия. Существует общая количественная мера движения, кото­рая для совокупности всех взаимодей­ствующих тел остается неизменной.

Единая количественная мера различных форм движения материи называется энергией.

Материальные объекты, выделен­ные в качестве термодинамической си­стемы, характеризуются запасом энер­гии, которая представляет собой вну­треннюю энергию системы [обозначает­ся U, единица — джоуль (Дж)]. Вели­чина, определяемая отношением вну­тренней энергии системы к ее массе, называется удельной внутренней энер­гией и (Дж/кг).

В термодинамических расчетах обыч­но определяется не внутренняя энергия системы как таковая, а ее изменение, соответствующее изменению состояния системы при ее взаимодействии с окру­жающей средой. Внутренняя энергия является одно­значной функцией состояния, и ее изме­нение определяется только начальным и конечным состояниями системы (не зависит от промежуточных состояний, т. е. пути перехода системы) . Величина dU представляет собой пол­ный дифференциал. Как функция состояния внутренняя энергия может быть выражена через параметры состояния. В частном случае для термомеханической системы, напри­мер U=U(S,V).

Внутренняя энергия слагается из кинетической энергии поступательного и вращательного дви­жения молекул и колебательного движения атомов, ядерной энергии и др.

При изучении состояния идеального газа принимается, что внутренняя энергия слагается из кинетической энергии поступательного и вра­щательного движения молекул и энергии коле­бательного движения атомов молекул. Для реальных газов возникает необходимость учиты­вать энергию, связанную с наличием сил взаимодействия между молекулами.

7.Энтальпия.

Энтальпия. В термодинамических рас­четах применяется и другая функция состояния, называемая энтальпией (обозначается Н, единица энтальпии -Дж).

Энтальпия — функция состояния тер­модинамической системы, равная сумме внутренней энергии и произведения дав­ления на объем системы: Н=U+pV.

Удельная энтальпия (Дж/кг): h=u+pv

Физический смысл энтальпии раскры­вается при анализе состояния движу­щегося газа. Энтальпия, как и другие функции состояния (внутренняя энергия, энтропия), определяется рас­четным путем.

8.Понятие термодинамического процесса и термодинамическое равновесие.

Термодинамический процесс -- совокуп­ность непрерывно изменяющихся со­стояний термодинамической системы. Причиной возникновения термодинами­ческих процессов является взаимодей­ствие системы и окружающей среды. Признаком процесса является измене­ние хотя бы одного из термодинами­ческих параметров состояния системы. Для возникновения процессов в си­стеме, находящейся в состоянии тер­модинамического равновесия, необхо­димы внешние воздействия. Интенсив­ность взаимодействия определяется движущей силой процесса, которая рав­на разности внешних и внутренних по­тенциалов

Термодинамическое равновесие. Вза­имодействие системы и среды возмож­но только при наличии разности соот­ветствующих потенциалов. Отсюда сле­дует, что при равенстве внешних и вну­тренних потенциалов система не вза­имодействует с окружающей средой, не происходит обмена энергией и веще­ством с другими телами, т. е. система находится в состоянии термодинамиче­ского равновесия. Самопроизвольный выход из этого состояния (без внешних воздействий) для системы невозможен.

Условие равновесия может быть пред­ставлено равенством .

Термодинамическое равновесие, по существу, является равновесием макрофизическим. Микро­физические процессы (движение молекул, ато­мов, взаимодействие элементарных частиц) не прекращаются в системах, находящихся в равно­весном состоянии. Микро движение не зависит от макроскопического состояния системы и, более того, обусловливает состояние термоди­намического равновесия. Например, постоянная температура газа обусловливается постоянством

средней кинетической энергий движения молекул газа и т. д.