Раздел I. Особенности термодинамики, как науки.

Термодинамика– наука о свойствах энергии в различных её видах и законо­мерностях перехода её от тела к телу, из вида в вид.

Термодинамика подразделяется на:

1. физическую термодинамику (общую);

2. техническую термодинамику;

3. химическую термодинамику;

4. термодинамику электрических и магнитных явлений и т.д.

Также в целом:

1. равновесную (классическую);

2. неравновесную (находится в стадии развития).

Особенности термодинамики, как науки:

1)Термодинамика - наука дедуктивная, так как позволяет получить наиболее об­щие закономерности, которые могут быть применены к конкретным частным случаям.

2)Термодинамика – наука макроскопическая, так как она не рассматривает про­цессы на уровне микрочастиц. В этом заключается её сила и слабость. Термоди­намике чужды представления о модельном строении вещества. Все кардинальные изменения в представлениях о строении вещества не сказыва­ются на основных результатах термодинамики и в этом её сила. А слабость – в том, что термодинамика не может получить некоторые требуемые соотноше­ния и вынуждена заимствовать эти результаты у других наук, например, об­ращаться к теоретической или экспериментальной физике.

3)Термодинамика – наука феноменологическая, так как некоторые положения в термодина­мике не имеют должного теоретического основания и берутся лишь на основании многочисленных опытов и экспериментов.

4)Термодинамика, как наука, базируется на понятии макроскопического равновесия, т.е. рассматривают состояния систем тогда, когда все термодинамические про­цессы находятся в равновесном состоянии. Макроскопическое равновесие не означает прекращение взаимодействия на уровне микрочастиц.

I.1. Основные определения термодинамики.

Система – тело или совокупность тел, являющихся объектов изучения.

Окружающая среда – все остальные тела.

Процесс – изменение физических параметров системы, проявляющиеся в изменении ее термодинамических параметров состояния.

Например, если объектом изучения является газ в цилиндре под поршнем, то системой является газ, а все остальное – окружающая среда.

Координатой состояния системы называется величины, которая всегда из­меняются при наличии данного взаимодействия, и остается постоянной при его отсутствии. Другими словами, координата состояния системы – это индикатор наличия или отсутствия данного взаимодействия.

Изменение величины, вызываемой координатой, свидетельствует о наличии соответствующего процесса.

x_k – общее обозначение координаты состояния при k-ом взаимодействии.

Примеры координат состояния системы:

Пример 1. При деформационном (механическом) взаимодействие всегда изме­няется объём W, м³. В инженерных расчетах и формулах термодинамики в основном используется удельный объем системы v,

, где m – масса системы, кг.

- плотность.

Таким образом, X_деф – это удельный объем v.

Пример 2. Тепловое (термическое) взаимодействие:

При тепловом взаимодействии всегда имеет место обмен теплотой между системой и окружающей средой. В ходе развития науки было установлено, что координатой x_тепл является энтропия . В расчетах в основном используется удельная энтропия S

Энтропия, как параметр системы, на опыте не определяется, так как нет прибора для ее измерения. Значение энтропии вычисляются по формулам термодинамики, которые будут рассмотрены далее.

Общее определение энтропии – это мера неупорядоченности системы. Чем больше беспорядок, тем больше энтропия.

Как будет показано далее, изменение энтропии в изотермическом процессе характеризует подведенное или отведенное количество теплоты ( Q_T = T∙∆S ).

Таким образом, X_{тепловое(термическое)} – это S.