Равновесие в гетерогенных системах Система

Макроскопическими называют системы, состоящие из большого числа материальных частиц.

Часть материального мира, являющаяся объектом термодинамического исследования, называют термодинамической системой или просто системой. Все, что находится за рамками системы, называют окружающей средой.

В общем случае, процесс перехода системы из одного равновесного состояния в другое сопровождается взаимодействием между системой и окружающей средой.

По характеру взаимодействия с окружающей средой системы подразделяют на изолированную, закрытую и открытую.

Изолированной называют систему, которая не взаимодействует с окружающей средой. Понятие об изолированной системе является некоторой идеализацией, к которой реальные системы могут приближаться в различной степени в зависимости от конкретных условий.

Система, которая взаимодействует с окружающей средой, но не обменивается с нею веществом, называют закрытой.

Открытая система - это система, которая взаимодействует с окружающей средой и обменивается с нею веществом.

Все множество термодинамических систем разделяют на два класса: гомогенные и гетерогенные.

Гетерогенной называют систему, состоящую из отдельных частей, разграниченных поверхностями раздела. При переходе через поверхность раздела хотя бы одно свойство системы меняется скачкообразно.

Гомогенная система - это такая система между любыми частями которой нет поверхностей раздела. Частным случаем гомогенной системы является однородная система, имеющая одинаковые свойства в любых произвольно выбранных частях.

Гомогенную часть гетерогенной системы, ограниченную поверхностью раздела, называют фазой.

Вещества, входящие в состав системы, называют компонентами.

Систему, состоящую из двух или более компонентов, называют многокомпонентной системой.

Уравнение состояния

Для характеристики состояния системы, количественной оценки ее свойств в термодинамике используют термодинамические параметры (физические величины), например, объем, давление, температура, внутренняя энергия и другие. Термодинамические параметры разделяют на две группы: интенсивные и экстенсивные. Интенсивные параметры не зависят от размера системы, к ним относят, например, температуру Т, давление Р. Экстенсивные параметры зависят от размера системы. К ним можно отнести, например, объем системы V, ее внутреннюю энергию U.

Между различными физическими величинами, отображающими свойства системы, существуют определенные соотношения, записываемые в виде уравнений (уравнений состояния).

Наиболее простое уравнение состояния  уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT, (1)

где Р  давление, V  объем, n  число молей газа, R  универсальная газовая постоянная, Т  термодинамическая температура или просто температура.

Состояние системы, характеризующееся неизменностью ее свойств и, следовательно, параметров во времени при постоянных внешних условиях (постоянных параметрах окружающей среды) называется равновесным.

Равновесное состояние следует отличать от стационарного. При стационарном состоянии свойства системы, а, следовательно, и значения термодинамических параметров остаются неизменными во времени за счет изменения внешних условий, характеризующихся изменением параметров окружающей среды.

Нестационарное состояние термодинамической системы характеризуется изменением ее параметров во времени.

Изменение состояния термодинамической системы, характеризующееся изменением ее параметров, называют термодинамическим процессом.