Материал для самостоятельного изучения и повторения

Часть сплошной среды, являющейся объектом исследования, выделенная одной или несколькими замкнутыми поверхностями, называется системой.

Указанные поверхности называют границами системы или граничными поверхностями.

Все что находится вне системы, называется средой.

Если в пространстве ввести декартову систему координат, то частицу в точке М₁(х_1,y₁,z₁) можно представить в виде параллелепипеда с ребрами dx, dy, dz.Такая идеализация частицы позволяет рассмотреть параметры среды в каждой точке пространства, т.е. характеризовать функцией 4-х независимых переменных: x, y, z, t.

Под состоянием системы в момент времени t понимается совокупность параметров в каждой точке пространства.

Среди множества состояний выделим равновесное состояние – это состояние, в котором система может находиться сколь угодно долго, будучи изолированной от всех внешних воздействий.

Остальные состояния системы неравновесные.

Общая теория сплошной среды подразделяется на: термодинамику и кинетику.

Термодинамика изучает равновесное состояние систем (вещества) и процессы перехода из одного равновесного состояния в другое.

Кинетика изучает неравновесные состояния систем и различные процессы в любых системах координат.

По виду изучаемых процессов кинетику делят на:

Гидромеханику, теорию теплообмена, теорию массообмена, кинетику химических реакций, теорию горения и т.п.

Термодинамические системы и процессы.

В термодинамике системы описываются:

- термодинамическими параметрами;

- термодинамическими константами;

- термодинамическими характеристиками внешних воздействий.

Термодинамическими параметрами называют макроскопические параметры характеризующие свойства равновесных систем, не связанные с их движение как целое.

По способу введения, определения ТД параметры могут быть разбиты на 3 группы.

К 1 группе относятся параметры, которые вводятся (могут быть введены) еще до изучения термодинамики: V, P, масса и параметры состава.

Ко 2 группе относятся параметры которые определяются основными законами термодинамики – ее началами:

Нулевым началом вводится понятие температуры;

Первым - понятие внутренней энергии (U);

Вторым – понятие энтропии (S) и абсолютной температуры (Т).

К 3-й группе относятся параметры, которые представляют собой различные функции параметров предыдущих двух групп:

Энтальпия, теплоемкости и др.

Термодинамические константы в отличие от термодинамических параметров не могу изменяться во времени, их значения постоянны для заданной системы или ее части.

Термодинамические константы могут быть: индивидуальными и универсальными.

Индивидуальные – имеют разные значения для разных компонентов (молекулярные веса компонентов, критические параметры).

Универсальные – имеют одинаковое значение для всех компонентов системы (универсальная газовая постоянная).

Термодинамические характеристики внешних воздействий описывают не саму систему, не ее свойства, а внешние воздействия, которым подвергается система.

Поскольку эти воздействия протекают во времени, то их характеристики связаны не с моментом, а с промежутком времени, т.е. характеризуют не состояние, а процесс.

К их числу относятся: работа и теплота.

Термодинамическим процессом называют изменение термодинамического состояния термодинамической системы.

Он имеет следующие особенности:

- в ходе него изменяется хотя бы один термодинамический параметр;

- начальное и конечное состояние системы является равновесным.

Процессы бесконечно малого изменения состояния системы называют элементарными, а конечного – конечными.

Если конечное состояние системы совпадает с начальным, то процесс называется круговым или циклом.

Если все промежуточные состояния равновесные, то сам процесс называется равновесным.

Если хотя бы оно из состояний, через которое проходит система, будет неравновесным, то весь процесс называют неравновесным.

Равновесные процессы часто называют квазистатическими или обратимыми, а неравновесные – нестатическими или необратимыми.

Из равновесных рассматривают изотермические или политропные без массообмена процессы, которые называют характерными (изобарный ( ), изохорный ( ), изотермический ( ) – изопараметрические; политропный ( , п – показатель политропы)).