127.Основы термодинамики

Термодинамика – это наука о тепловых явлениях. В противоположность молекулярно-кинетической теории, которая делает выводы на основе представлений о молекулярном строении вещества, термодинамика исходит из наиболее общих закономерностей тепловых процессов и свойств макроскопических систем. Выводы термодинамики опираются на совокупность опытных фактов и не зависят от наших знаний о внутреннем устройстве вещества, хотя в целом ряде случаев термодинамика использует молекулярно-кинетические модели для иллюстрации своих выводов.

     Термодинамика рассматривает изолированные системы тел, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия. Это означает, что в таких системах прекратились все наблюдаемые макроскопические процессы. Важным свойством термодинамически равновесной системы является выравнивание температуры всех ее частей.

     Если термодинамическая система была подвержена внешнему воздействию, то в конечном итоге она перейдет в другое равновесное состояние. Такой переход называется термодинамическим процессом. Если процесс протекает достаточно медленно (в пределе бесконечно медленно), то система в каждый момент времени оказывается близкой к равновесному состоянию. Процессы, состоящие из последовательности равновесных состояний, называются квазистатическими.

128.Термодинамическая система

Термодинамическая система – это тот объект, который изучает техническая термодинамика. Термодинамической системой называется любая совокупность материальных тел, заключенная внутри заданных или произвольно выбранных границ. Все, что находится вне границ термодинамической системы, называется внешней средой. Термодинамические системы подразделяются на:

- гомогенные – однородные по составу и физическим свойствам во всем объеме. Например, воздух, вода, металл и т.п., находящиеся в заданном объеме (рис.2.1 а);

- гетерогенные – состоящие из разнородных тел, отделенных друг от друга поверхностями раздела.Например, кислород и азот в газообразном состоянии, находящиеся в емкости с непроницаемой перегородкой (рис.2.1 б). Если эту перегородку убрать и газы перемешаются, то система будет уже гомогенной;

- открытые или закрытые – т.е. с проницаемыми для вещества границами или нет. Например, завязанный и развязанный воздушный шарик (рис.2.2);

- неизолированные или изолированные – т.е. находящиеся в энергетическом взаимодействии с внешней средой или нет. Полностью изолированных систем в природе не бывает. Бывают только частично изолированные системы: теплоизолированные – адиабатные (рис.2.3), механически изолированные - в жесткой оболочке и т.д..

Предметом изучения сначала будет являться закрытая термодинамическая система, энергетические взаимодействия между частями которой (или с другими системами) ограничивается механической работой или теплообменом (тепловой работой). Открытые термодинамические системы будут изучаться после изучения закрытах систем, т.к. закрытые системы более простые, а основные положения термодинамики справедливы для обоих типов систем.

Наряду с понятием термодинамической системы, часто используется понятие "рабочего тела" – это тело, способное воспринимать теплоту и совершать механическую работу (пример: вода и водяной пар, газы и т.п. в тепловых двигателях).