13. Первое начало термодинамики.
Термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел и тепловые явления характеризуются параметрами, регистрируемыми приборами ( термометром, манометром и др.) не реагирующими на воздействие отдельных молекул. Законы термодинамики описывают тепловые свойства тел, число молекул в которых огромно
Внутренняя энергия – энергия теплового (поступательного, вращательного и колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия.
Возможны
два способа изменения внутренней энергии
термодинамической системы при её
взаимодействии с внешними телами: путём
совершения работы и путём теплообмена.
Первое
начало
термодинамики: кол-во теплоты
Q,
сообщенное телу , идет на увеличение
его внутренней энергии
U
и на совершении телом работы
А,
т.е.
Q
=
U+
A.
Из первого начала термодинамики следует важный вывод: невозможен вечный двигатель первого рода, т.е. такой двигатель, который совершал бы работу «из ничего», без внешнего источника энергии.
Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия, в кот. тела находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, обладая одинаковыми температурой и давлением.
Равенство температур во всех точках есть условие равновесия двух систем или двух частей одной и той же системы.
Это положение наз. нулевым началом термодинамики.
14. Второе начало термодинамики. Понятие энтропии.
Энтропия – части тепловой энергии к абсолютной темп-ре, которую нельзя превратить в работу: S =Q / Т. Второе начало термодинамики, определяющее направление тепловых процессов, формулируется как закон возрастания энтропии:
для
всех происходящих в замкнутой системе
тепловых процессов энтропия системы
возрастает; максимально возможное
значение энтропии замкнутой системы
достигается в тепловом равновесии:
S≥0.
Энтропия характеризует меру хаоса, кот.
для всех естественных процессов
возрастает. II
начало термодинамики исключает
возможность создания вечного двигателя
II
рода, т.е. двигателя, в котором рабочее
тело, совершая круговой процесс, получило
бы энергию в форме теплоты от одного
внешнего тела и целиком передавало бы
её в форме работы другому внешнему телу.
При абсолютном нуле температуры энтропия
принимает значение, не зависящее от
давления, агрегатного состояния и других
характеристик вещества. Такое значение
можно положить равным нулю.
15. Открытые и закрытые системы в науке.
В последние десятилетия утверждается мнение: материи изначально присуща тенденция не только к разрушению упорядоченности и возврату к исходному хаосу, но и к образованию сложных упорядоченных систем разного уровня. Разрушительную тенденцию материи наиболее полно отражают статика и термодинамика, описывающие свойства изолированных - закрытых – систем. Закрытыми являются системы, не обменивающиеся ни энергией, ни веществом с окружающей средой. Необратимые процессы, проходящие в закрытых системах, рано или поздно приводят к ее самому простому состоянию – термодинамическому равновесию, эквивалентному хаосу ,- состоянию без какой-либо упорядоченности.
В прошлом обсуждалась возможность приложения второго начала термодинамики к Вселенной как к закрытой системе и при этом был сделан вывод о ее тепловой смерти.
Все реальные системы являются открытыми – они обмениваются энергией и веществом с окружающей средой и не находятся в состоянии термодинамического равновесия. В подобных системах возможно образование нарастающей упорядоченности, т.е.возможна самоорганизация вещественных систем. Самоорганизацией принято называть природные скачкообразные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности по сравнению с исходным.