Глава 7. Термодинамика § 21. Термодинамическая система и термодинамический процесс
До
сих пор мы изучали свойства тела (газа)
исходя из молекулярно-кинетической
теории. Мы установили, что параметры
состояния тела, как давление
,
температура
,
объем
,
являются суммарным результатом
хаотического теплового движения большого
числа молекул, из которых состоит тело.
Теперь мы отвлечемся от рассмотрения
характера движения молекул. Измеряя
соответствующими приборами параметры
состояния, можно определить, например,
количество тепла, полученное телом,
изменение его внутренней энергии,
работу, совершаемую телом, при различных
условиях перехода тела из одного
состояния в другое. На основе этих
измерений можно установить законы,
которые позволят изучать физические
свойства тела при самых разнообразных
процессах, в которых оно участвует.
Раздел физики, в котором таким образом
изучают свойства тел, называют
термодинамикой.
Назовем термодинамической системой или просто системой мысленно выделенную часть тела, одно целое тело или совокупность нескольких тел. Все тела, не входящие в систему, будут внешними телами или внешней средой.
Назовем
термодинамическим
процессом или
просто процессом
изменение
состояния системы, которое определяют
по изменению параметров состояния. Если
система переходит из одного равновесного
состояния в другое через непрерывную
последовательность промежуточных
равновесных состояний, то такой процесс
называют равновесным.
На диаграмме
или
равновесные состояния системы изображают
точками, а равновесный процесс —
кривой, проходящей через эти точки (рис.
21.1).
Рис. 21.1
Процесс, при котором система возвращается в исходное состояние, называют круговым процессом или циклом. Графически цикл изображают замкнутой кривой (рис. 21.2).
Рис.
21.2
Если равновесный процесс может быть проведен в обратном направлении через ту же самую последовательность промежуточных равновесных состояний, что и в прямом направлении, то такой процесс называют обратимым. Все количественные выводы термодинамики строго применимы только к равновесным обратным процессам.
Простейшими термодинамическими процессами являются изохорический, проходящий при постоянном объеме (V = const), изобарический, происходящий при постоянном давлении (P = const), изотермический, при котором температура системы не изменяется (T = const).
На
диаграмме
графиком
изохорического процесса является прямая
(V
= const),
называемая изохорой;
графиком изобарического процесса —
прямая P
= const,
называемая изобарой;
графиком изотермического процесса —
гипербола
называемая изотермой
(рис.
21.3).
На
диаграмме
графиком изохорического процесса
является прямая V =
const
(изохора); графиком изобарического
процесса — прямая
(изобара); графиком изотермического
процесса — прямая T
= const
(изотерма) (рис.
21.4).
На
диаграмме
графиком изохорического процесса
является прямая
(изохора); графиком изобарического
процесса — прямая P
= const
(изобара); графиком изотермического
процесса — прямая T
= = const
(рис. 21.5).
Рис. 21.5