Основные термодинамические параметры состояния

Свойства каждой системы характеризуется рядом величин, которые принято называть термодинамическими параметрами.

Рассмотрим их:

давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к последней:

р= (2)

где n - число молекул в единице объема;

m- масса молекулы;

- средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул.

В Международной системе единиц (СИ) давление выражается в паскалях (1Па = 1 Н/м²). Поскольку эта единица мала, удобнее использовать 1 кПа = 10⁶ Па.

Давление измеряется при помощи манометров, барометров и вакуумметров. Жидкостные и пружинные манометры измеряют избыточное давление, представляющее собой разность между полным или абсолютным давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением р_атм, т. е. р_изб = р - р_атм.

Приборы для измерения давлений ниже атмосферного называются вакуумметрами; их показания дают значение разрежения (или вакуума): р_в= р_атм – р, т. е. избыток атмосферного давления над абсолютным.

Параметром состояния является абсолютное давление. Именно оно входит в термодинамические уравнения.

Температурой называется фи­зическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о тем­пературе вытекает из следующего утвер­ждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае нера­венства их температур они будут обмени­ваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.

С точки зрения молекулярно-кинетических представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энер­гии молекул вещества:

(3)

где k — постоянная Больцмана, равная 1,380662·10^-23 Дж/К. Температура Т, определенная таким образом, называет­ся абсолютной.

В системе СИ единицей температуры является кельвин (К); на практике широ­ко применяется градус Цельсия (°С). Со­отношение между абсолютной Т и стогра­дусной температурами имеет вид

Т = t + 273,15.

В промышленных и лабораторных ус­ловиях температуру измеряют с по­мощью жидкостных термометров, пиро­метров, термопар и других приборов.

Удельный объем υ - это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то удельный объем υ =V/М.

В системе СИ единица удельного объема 1 м³/кг. Между удельным объемом вещества и его плотностью существует очевидное соотношение: υ = 1/ρ.

Если все термодинамические параметры постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние системы называется равновесным. Если между разными точками в системе существуют разности температур, давлений и др. параметров, то она называется неравновесной. В такой системе под действием градиентов параметров возникают потоки теплоты, вещества и др., стремящиеся вернуть её в состояние равновесия.