1) Равновесные и неравновесные процессы.

Равновесные процессы - это процессы, проходящие через непрерывный ряд равновесных состояний.

Неравновесные процессы — это процессы, после протекания которых систему нельзя вернуть в исходное состояние без того, чтобы в ней не осталось каких-либо изменений.

2) Обратимые и необратимые процессы.

Обратимые процессы – это процессы, при протекании которых система возвращается в исходное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения. В противном случае процессы будут необратимыми.

3) Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы.

Самопроизвольные – процессы, происходящие сами собой не требующие затраты энергии извне и приближающие систему к равновесию.

Несамопроизвольные – процессы, требующие затраты энергии извне.

Отметим некоторые частные виды процессов:

а) изотермический (T = const);

б) изобарный (p = const);

в) изохорный (V = const);

г) адиабатический (нет обмена теплотой между системой и окружающей средой);

д) изобарно-изотермический (p = const, T = const);

е) изохорно-изотермический (V = const, T = const).

Мерой способности системы совершать работу является энергия. За энергию системы в термодинамике принимается ее внутренняя энергия (U) – сумма кинетической и потенциальной энергии всех частиц, составляющих систему. При переходе системы из одного состояния в другое количественное изменение внутренней энергии равно:

(1)

Работа (W) и теплота (Q) – две возможные формы передачи энергии от одой системы к другой.

В случае работы энергия передается путем согласованного, упорядоченного, движения частиц. Работа положительна (W > 0), если она совершается системой против внешних сил, и отрицательна (W < 0), если она выполняется над системой.

В случае теплоты – энергия передается путем хаотического движения частиц тела. Она положительна (Q > 0), если теплота поступает в систему (процесс называется эндотермическим), и отрицательна (Q < 0), если теплота отводится из системы (экзотермический процесс).

В равновесном состоянии система не обладает ни запасом теплоты, ни запасом работы. Передача теплоты или совершение работы осуществляются лишь в процессе взаимодействия системы с внешней средой или другой системой, поэтому Q и W являются функциями процесса.

Свойства системы, не зависящие от ее предыстории и полностью определяемые состоянием системы в данный момент (т.е. совокупностью ее параметров), называются функциями состояния. Функциями состояния являются, например, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. В отличие от функции процесса, изменение функции состояния не зависит от пути перехода между состояниями (1) и (2), а бесконечно малое изменение функции состояния обладает свойствами полного дифференциала.

Первый закон термодинамики представляет собой постулат. Истинность этого закона подтверждается тем, что ни одно из его следствий не находится в противоречии с опытом. Приведем некоторые формулировки первого закона термодинамики: