Et termodynamisk system er ethvert fysisk system som består av et stort antall partikler - atomer og molekyler, som gjennomgår endeløs termisk bevegelse og, i samspill med hverandre, utveksler energier. Slike termodynamiske systemer, og de enkleste, er gasser, hvis molekyler utfører tilfeldige translasjons- og rotasjonsbevegelser og utveksler kinetiske energier under kollisjoner. Faste stoffer er også termodynamiske systemer.

og flytende stoffer. Molekyler av faste stoffer gjennomgår tilfeldige vibrasjoner rundt sine likevektsposisjoner; utvekslingen av energi mellom molekyler skjer på grunn av deres kontinuerlige interaksjon, som et resultat av at forskyvningen av ett molekyl fra dets likevektsposisjon umiddelbart reflekteres i plasseringen og bevegelseshastigheten til de midterste molekylene. Siden den gjennomsnittlige energien til termisk bevegelse av molekyler, i henhold til formlene (1.7) og (1.8), er relatert til temperatur, er temperatur den viktigste fysiske størrelsen som karakteriserer de forskjellige tilstandene til termodynamiske systemer. I tillegg til temperatur bestemmes tilstandene til slike systemer også av volumet de opptar og ytre trykk eller eksterne krefter som virker på systemet.

En viktig egenskap ved termodynamiske systemer er eksistensen av likevektstilstander der de kan forbli i vilkårlig lang tid. Hvis en ytre påvirkning utøves på et termodynamisk system som er i en av likevektstilstandene og deretter stoppes, går systemet spontant over til en ny likevektstilstand. Det bør imidlertid understrekes at tendensen til overgang til en likevektstilstand alltid fungerer kontinuerlig, også i den tiden systemet er utsatt for ytre påvirkninger. Denne tendensen, eller mer presist, den konstante eksistensen av prosesser som fører til oppnåelse av likevektstilstander, er den viktigste egenskapen til termodynamiske systemer.

For en gass innelukket i en bestemt beholder er likevekt en tilstand der temperaturen, trykket og tettheten (eller antall molekyler per volumenhet) innenfor volumet av gassen er den samme overalt. Hvis lokal oppvarming eller kompresjon er forårsaket på et hvilket som helst sted i dette volumet, vil prosessen med å utjevne temperatur og trykk begynne i systemet; denne prosessen vil fortsette å skje så lenge det er en ytre påvirkning, men først etter at denne påvirkningen er opphørt, vil utjevningsprosessen føre systemet til en ny likevektstilstand.

Tilstandene til isolerte termodynamiske systemer, som, til tross for fravær av ytre påvirkninger, ikke vedvarer i begrensede tidsperioder, kalles ikke-likevekt. Systemet, i utgangspunktet i en ikke-likevektstilstand, går over i en likevektstilstand over tid. Tidspunktet for overgang fra en ikke-likevektstilstand til en likevektstilstand kalles avslapningstid. Den omvendte overgangen fra en likevektstilstand til en ikke-likevektstilstand kan utføres ved bruk av ytre påvirkninger på systemet. Spesielt er tilstanden til et system med forskjellige temperaturer på forskjellige steder ikke likevekt; temperaturutjevning i gasser, faste stoffer og væsker er overgangen til disse kroppene til en likevektstilstand med samme temperatur innenfor legemets volum. Et annet eksempel på en ikke-likevektstilstand kan gis ved å vurdere tofasesystemer som består av en væske og dens damp. Hvis det er umettet damp over overflaten av en væske i et lukket kar, er systemets tilstand ikke likevekt: antall molekyler som slipper ut fra væsken per tidsenhet er større enn antallet

molekyler som returnerer fra damp til væske i løpet av samme tid. Som et resultat, over tid, øker antallet molekyler i damptilstanden (dvs. damptettheten øker) inntil en likevektstilstand er etablert med

Overgangen fra en ikke-likevektstilstand til en likevektstilstand skjer i de fleste tilfeller kontinuerlig, og hastigheten på denne overgangen kan jevnt justeres ved å bruke passende ytre påvirkninger, noe som gjør avspenningsprosessen enten veldig rask eller veldig langsom. For eksempel, ved mekanisk omrøring kan du øke hastigheten for temperaturutjevning betydelig i væsker eller gasser; Ved å avkjøle en væske kan du gjøre prosessen med diffusjon av stoffet oppløst i den veldig sakte, etc.

For noen systemer finnes det tilstander som kalles metastabile, hvor disse systemene kan forbli i relativt lang tid, men så snart en ytre påvirkning av en viss art utøves på systemet, skjer det en spontan brå overgang til en likevektstilstand. I disse tilfellene åpner ytre påvirkning bare muligheten for overgang til en likevektstilstand. For eksempel kan tilstrekkelig rent vann varmes opp til en temperatur flere grader over kokepunktet med langsom tilførsel av varme. Denne vanntilstanden er metastabil; hvis du rister slikt vann (eller legger til et lite antall støvpartikler - sentre for dannelse av dampbobler), koker det eksplosivt og temperaturen synker brått til kokepunktet. Dermed er en metastabil tilstand preget av det faktum at når det fjernes fra denne tilstanden, kommer systemet ikke bare tilbake til det, men tvert imot, beveger seg enda mer bort fra det og hopper inn i likevektstilstanden som eksisterer for dette systemet.

Termodynamikk er en vitenskap som studerer termiske fenomener som forekommer i kropper uten å forbinde dem med stoffets molekylære struktur.

I termodynamikk antas det at alle termiske prosesser i legemer er bare preget av makroskopiske parametere- trykk, volum og temperatur. Og siden de ikke kan brukes på individuelle molekyler eller atomer, er det, i motsetning til den molekylær-kinetiske teorien, i termodynamikk den molekylære strukturen til materie i termiske prosesser ikke tatt i betraktning.

Alle termodynamiske begreper er formulert som en generalisering av fakta observert under eksperimenter. På grunn av dette kalles det den fenomenologiske (beskrivende) teorien om varme.

Termodynamiske systemer

Termodynamikk beskriver termiske prosesser som forekommer i makroskopiske systemer. Slike systemer består av et stort antall partikler - molekyler og atomer, og kalles termodynamiske.

Termodynamisk system kan betraktes som enhver gjenstand som kan sees med det blotte øye eller ved hjelp av mikroskoper, teleskoper og andre optiske instrumenter. Det viktigste er at dimensjonene til systemet i rommet og tidspunktet for dets eksistens gjør det mulig å måle dets parametere - temperatur, trykk, masse, kjemisk sammensetning av elementer, etc., ved hjelp av instrumenter som ikke reagerer på påvirkning av individuelle molekyler (trykkmålere, termometre, etc.).

For kjemikere er et termodynamisk system en blanding av kjemiske stoffer som interagerer med hverandre under en kjemisk reaksjon. Astrofysikere vil kalle et slikt system et himmellegeme. Blandingen av drivstoff og luft i en bilmotor, kloden, kroppen vår, en skrivepenn, en notatbok, en maskin osv. er også termodynamiske systemer.

Hvert termodynamisk system er adskilt fra omgivelsene med grenser. De kan være ekte - glassveggene i et reagensrør med et kjemisk stoff, en sylinderkropp i en motor, etc. Eller de kan være betingede, når de for eksempel studerer dannelsen av en sky i atmosfæren.

Hvis et slikt system ikke utveksler verken energi eller materie med det ytre miljøet, kalles det isolert eller lukket .

Hvis et system utveksler energi med det ytre miljøet, men ikke utveksler materie, så kalles det lukket .

Åpent system utveksler både energi og materie med det ytre miljøet.

Termodynamisk likevekt

Dette konseptet ble også introdusert i termodynamikk som en generalisering av eksperimentelle resultater.

Termodynamisk likevekt de kaller en tilstand av et system der alle dets makroskopiske størrelser - temperatur, trykk, volum og entropi - ikke endres over tid hvis systemet er isolert. Ethvert lukket termodynamisk system kan spontant gå inn i en slik tilstand hvis alle eksterne parametere forblir konstante.

Det enkleste eksemplet på et system i en tilstand av termodynamisk likevekt er en termos med varm te. Temperaturen i den er den samme når som helst i væsken. Selv om en termos bare kan kalles et isolert system.

Ethvert lukket termodynamisk system har spontant en tendens til å gå inn i termodynamisk likevekt hvis de ytre parameterne ikke endres.

Termodynamisk prosess

Hvis minst en av de makroskopiske parameterne endres, sier de at systemet opplever termodynamisk prosess . En slik prosess kan oppstå hvis eksterne parametere endres eller systemet begynner å motta eller overføre energi. Som et resultat går den inn i en annen tilstand.

La oss huske eksemplet med te i en termos. Hvis vi legger en isbit i te og lukker termosen, vil det umiddelbart oppstå en temperaturforskjell i forskjellige deler av væsken. Væsken i termosen vil ha en tendens til å utjevne temperaturene. Fra områder med høyere temperatur vil varme overføres til områder hvor temperaturen er lavere. Det vil si at en termodynamisk prosess vil skje. Etter hvert vil temperaturen på teen i termosen være den samme igjen. Men det vil allerede avvike fra den opprinnelige temperaturen. Tilstanden til systemet har endret seg fordi temperaturen har endret seg.

Den termodynamiske prosessen oppstår når sand som har blitt varmet opp på en strand på en varm dag, avkjøles om natten. Om morgenen synker temperaturen hans. Men så snart solen står opp, starter oppvarmingsprosessen igjen.

Indre energi

Et av hovedbegrepene innen termodynamikk er indre energi .

Alle makroskopiske legemer har indre energi, som er summen av kinetiske og potensielle energier til alle partikler (atomer og molekyler) som utgjør kroppen. Disse partiklene samhandler kun med hverandre og samhandler ikke med miljøpartikler. Intern energi avhenger av den kinetiske og potensielle energien til partiklene og er ikke avhengig av kroppens posisjon.

U = Ek +Ep

Intern energi endres med temperaturen. Den molekylære kinetiske teorien forklarer dette ved å endre bevegelseshastigheten til materiepartikler. Hvis temperaturen på kroppen øker, øker også bevegelseshastigheten til partikler, avstanden mellom dem blir større. Følgelig øker deres kinetiske og potensielle energi. Når temperaturen synker, skjer den omvendte prosessen.

For termodynamikk er det viktigere ikke mengden indre energi, men dens endring. Og du kan endre den indre energien gjennom prosessen med varmeoverføring eller ved å utføre mekanisk arbeid.

Endring i indre energi ved mekanisk arbeid

Benjamin Rumfoord

Den indre energien til en kropp kan endres ved å utføre mekanisk arbeid på den. Hvis det arbeides på en kropp, blir mekanisk energi omdannet til indre energi. Og hvis arbeidet utføres av en kropp, blir dens indre energi til mekanisk energi.

Nesten til slutten av 1800-tallet trodde man at det fantes et vektløst stoff - kalori, som overfører varme fra kropp til kropp. Jo mer kalorier som strømmer inn i kroppen, jo varmere blir det, og omvendt.

I 1798 begynte imidlertid den anglo-amerikanske vitenskapsmannen grev Benjamin Rumford å tvile på teorien om kalori. Årsaken til dette var oppvarmingen av kanonløpene under boring. Han antydet at årsaken til oppvarming er det mekaniske arbeidet som utføres under friksjonen av boret mot tønnen.

Og Rumfoord gjennomførte et eksperiment. For å øke friksjonskraften tok de en sløv drill og plasserte selve tønnen i en tønne med vann. Ved slutten av den tredje timen med boring begynte vannet i tønnen å koke. Dette gjorde at tønnen fikk varme når det ble utført mekanisk arbeid på den.

Varmeoverføring

Varmeoverføring er den fysiske prosessen med å overføre termisk energi (varme) fra en kropp til en annen, enten gjennom direkte kontakt eller gjennom en skillevegg. Som regel overføres varme fra en varmere kropp til en kaldere. Denne prosessen avsluttes når systemet når en tilstand av termodynamisk likevekt.

Energien som en kropp mottar eller gir opp under varmeoverføring kalles mengde varme .

I henhold til metoden for varmeoverføring kan varmeveksling deles inn i 3 typer: termisk ledningsevne, konvensjon, termisk stråling.

Termisk ledningsevne

Hvis det er en temperaturforskjell mellom kropper eller deler av kropper, vil prosessen med varmeoverføring skje mellom dem. Termisk ledningsevne er prosessen med å overføre indre energi fra en mer oppvarmet kropp (eller en del av den) til en mindre oppvarmet kropp (eller en del av den).

For eksempel, ved å varme den ene enden av en stålstang over bål, vil vi etter en stund føle at den andre enden også blir varm.

Vi kan lett holde en glassstang, der den ene enden er rødglødende, i den andre enden uten å bli brent. Men hvis vi prøver å gjøre det samme eksperimentet med en jernstang, vil vi ikke lykkes.

Ulike stoffer leder varme forskjellig. Hver av dem har sin egen koeffisient for varmeledningsevne, eller ledningsevne, numerisk lik mengden varme som passerer gjennom en prøve 1 m tykk, med et areal på 1 m 2 på 1 sekund. Temperaturenheten er 1 K.

Metaller leder varme best. Vi bruker denne egenskapen deres i hverdagen, til å lage mat i metallgryter eller stekepanner. Men hendene deres skal ikke bli varme. Derfor er de laget av materialer med dårlig varmeledningsevne.

Den termiske ledningsevnen til væsker er mindre. Og gasser har dårlig varmeledningsevne.

Dyrepels er også en dårlig varmeleder. Takket være dette overopphetes de ikke i varmt vær og fryser ikke i kaldt vær.

Konvensjon

Med konvensjon overføres varme av stråler og strømmer av gass eller væske. Det er ingen konvensjon i faste stoffer.

Hvordan oppstår konvensjon i en væske? Når vi setter en kjele med vann på bålet, varmes det nedre væskelaget opp, tettheten reduseres og den beveger seg oppover. Et kaldere lag med vann tar plass. Etter en tid vil den også varmes opp og også skifte plass med det kaldere laget. Etc.

En lignende prosess skjer i gasser. Det er ingen tilfeldighet at varmeradiatorer er plassert i den nedre delen av rommet. Tross alt stiger oppvarmet luft alltid til toppen av rommet. Og den nedre, kalde, tvert imot, faller. Da varmes det også opp og stiger igjen, og i løpet av denne tiden kjøles topplaget ned og faller.

Konvensjon kan være naturlig eller tvungen.

Naturlig konvensjon forekommer stadig i atmosfæren. Som et resultat av dette er det en konstant bevegelse av varme luftmasser oppover, og kalde - nedover. Som et resultat oppstår vind, skyer og andre naturfenomener.

Når naturlig konvensjon ikke er nok, bruker jeg tvungen konvensjon. For eksempel flyttes strømmer av varm luft i et rom ved hjelp av vifteblader.

Termisk stråling

Solen varmer opp jorden. I dette tilfellet skjer verken varmeoverføring eller konvensjon. Så hvorfor får kroppen varme?

Faktum er at solen er en kilde til termisk stråling.

Termisk stråling – Dette er elektromagnetisk stråling som oppstår fra den indre energien i kroppen. Alle kropper rundt oss avgir termisk energi. Dette kan være synlig lys fra en skrivebordslampe, eller usynlige kilder til ultrafiolett, infrarød eller gammastråler.

Men kropper gjør mer enn bare å avgi varme. De absorberer det også. Noen i større grad, andre i mindre grad. Dessuten varmes mørke kropper opp og avkjøles raskere enn lyse. I varmt vær prøver vi å bruke lyse klær fordi de absorberer mindre varme enn mørke klær. En mørk bil varmer opp i solen mye raskere enn en lys bil som står ved siden av.

Denne egenskapen til stoffer for å absorbere og avgi varme annerledes, brukes til å lage nattsynssystemer, missilsøkingssystemer, etc.

Side 1

Et termodynamisk system, som ethvert annet fysisk system, har en viss mengde energi, som vanligvis kalles systemets indre energi.  

Et termodynamisk system kalles isolert hvis det ikke kan utveksle verken energi eller materie med det ytre miljøet. Et eksempel på et slikt system er en gass innelukket i et kar med konstant volum. Et termodynamisk system kalles adiabatisk hvis det ikke kan utveksle energi med andre systemer ved varmeveksling.  

Et termodynamisk system er et sett med kropper som i en eller annen grad kan utveksle energi og materie mellom seg selv og omgivelsene.  

Termodynamiske systemer er delt inn i lukkede, som ikke utveksler materie med andre systemer, og åpne, som utveksler materie og energi med andre systemer. I tilfeller hvor et system ikke utveksler energi og materie med andre systemer kalles det isolert, og når det ikke er varmeveksling kalles systemet adiabatisk.  

Termodynamiske systemer kan bestå av blandinger av rene stoffer. En blanding (løsning) kalles homogen når den kjemiske sammensetningen og de fysiske egenskapene til små partikler er de samme eller endres kontinuerlig fra ett punkt i systemet til et annet. Tettheten, trykket og temperaturen til en homogen blanding er identiske til enhver tid. Et eksempel på et homogent system er et visst volum vann, hvis kjemiske sammensetning er den samme, men de fysiske egenskapene varierer fra ett punkt til et annet.  

Et termodynamisk system med et visst kvantitativt forhold mellom komponenter kalles et enkelt fysisk-kjemisk system.  

Termodynamiske systemer (makroskopiske legemer), sammen med mekanisk energi E, har også indre energi U, som avhenger av temperatur, volum, trykk og andre termodynamiske parametere.  

Et termodynamisk system kalles ikke-isolert, eller åpent, hvis det kan motta eller avgi varme til omgivelsene og produsere arbeid, og det ytre miljø kan utføre arbeid på systemet. Et system er isolert, eller lukket, hvis det ikke utveksler varme med omgivelsene, og trykkendringen inne i systemet påvirker ikke miljøet og sistnevnte kan ikke utføre arbeid på systemet.  

Termodynamiske systemer består av et statistisk stort antall partikler.  

Under visse ytre forhold kommer et termodynamisk system (eller et isolert system) til en tilstand preget av konstansen til parameterne over tid og fraværet av strømmer av materie og varme i systemet. Denne tilstanden til systemet kalles likevekt eller likevektstilstand. Systemet kan ikke spontant gå ut av denne tilstanden. Tilstanden til et system der det ikke er likevekt kalles ikke-likevekt. Prosessen med en gradvis overgang av et system fra en ikke-likevektstilstand forårsaket av ytre påvirkninger til en likevektstilstand kalles avslapning, og tidsperioden for systemet for å gå tilbake til en likevektstilstand kalles avslapningstid.  

I dette tilfellet utfører det termodynamiske systemet ekspansjonsarbeid ved å redusere den indre energien til systemet.  

Et termodynamisk system er et objekt for studier i termodynamikk og er et sett av kropper som energisk interagerer med hverandre og miljøet og utveksler materie med det.  

Et termodynamisk system, overlatt til seg selv under konstante ytre forhold, kommer til en tilstand av likevekt, preget av konstanten til alle parametere og fraværet av makroskopiske bevegelser. Denne tilstanden til systemet kalles en tilstand av termodynamisk likevekt.  

Et termodynamisk system er preget av et begrenset antall uavhengige variabler - makroskopiske størrelser kalt termodynamiske parametere. En av de uavhengige makroskopiske parametrene til et termodynamisk system, som skiller det fra et mekanisk, er temperatur som et mål på intensiteten av termisk bevegelse. Kroppstemperaturen kan endres på grunn av varmeveksling med miljøet og virkningen av varmekilder og som et resultat av selve deformasjonsprosessen. Forholdet mellom deformasjon og temperatur etableres ved hjelp av termodynamikk.  

La oss vurdere funksjonene til termodynamiske systemer. De blir vanligvis forstått som fysiske makroskopiske former som består av et betydelig antall partikler, som ikke innebærer bruk av hver enkelt partikkel for å beskrive de makroskopiske egenskapene.

Det er ingen begrensninger på arten av materialpartiklene som er bestanddelene i slike systemer. De kan presenteres i form av molekyler, atomer, ioner, elektroner, fotoner.

Egendommer

La oss analysere de karakteristiske egenskapene til termodynamiske systemer. Et eksempel er ethvert objekt som kan observeres uten bruk av teleskoper eller mikroskoper. For å gi en fullstendig beskrivelse av et slikt system, velges makroskopiske detaljer, takket være hvilke det er mulig å bestemme volum, trykk, temperatur, elektrisk polarisering, magnetisk induksjon, kjemisk sammensetning og masse av komponenter.

For alle termodynamiske systemer er det betingede eller reelle grenser som skiller dem fra miljøet. I stedet brukes ofte termostatkonseptet, preget av en så høy varmekapasitet at ved varmeveksling med det analyserte systemet forblir temperaturindikatoren uendret.

Systemklassifisering

La oss vurdere hva klassifiseringen av termodynamiske systemer er. Avhengig av arten av dets interaksjon med miljøet, er det vanlig å skille:

• isolerte arter som ikke utveksler verken materie eller energi med det ytre miljøet;
• adiabatisk isolert, ikke utveksle materie med det ytre miljøet, men inngå en utveksling av arbeid eller energi;
• I lukkede termodynamiske systemer er det ingen utveksling av materie, kun endringer i energiverdien er tillatt;
• åpne systemer er preget av fullstendig overføring av energi og materie;
• delvis åpne kan ha semipermeable partisjoner, og deltar derfor ikke fullt ut i materialutveksling.

Avhengig av beskrivelsen kan parametrene til et termodynamisk system deles inn i komplekse og enkle alternativer.

Funksjoner av enkle systemer

Enkle systemer kalles likevektstilstander, hvis fysiske tilstand kan bestemmes av spesifikt volum, temperatur og trykk. Eksempler på termodynamiske systemer av denne typen er isotropiske legemer som har like egenskaper i forskjellige retninger og punkter. Væsker, gassformige stoffer, faste stoffer som er i en termodynamisk likevektstilstand blir således ikke utsatt for elektromagnetiske og gravitasjonskrefter, overflatespenning og kjemiske transformasjoner. Analysen av enkle kropper er anerkjent i termodynamikk som viktig og relevant fra et praktisk og teoretisk synspunkt.

Den indre energien til et termodynamisk system av denne typen er forbundet med omverdenen. Ved beskrivelse brukes antall partikler og massen av stoffet til hver enkelt komponent.

Komplekse systemer

Komplekse termodynamiske systemer inkluderer termodynamiske systemer som ikke faller inn under enkle typer. For eksempel er de magneter, dielektrikum, solide elastiske legemer, superledere, fasegrensesnitt, termisk stråling og elektrokjemiske systemer. Som parametere som brukes til å beskrive dem, merker vi elastisiteten til fjæren eller stangen, fasegrensesnittet og termisk stråling.

Et fysisk system er et sett der det ikke er noen kjemisk interaksjon mellom stoffer innenfor grensene for temperatur og trykk som er valgt for forskning. Og kjemiske systemer er de alternativene som involverer interaksjon mellom dens individuelle komponenter.

Den indre energien til et termodynamisk system avhenger av dets isolasjon fra omverdenen. For eksempel, som en variant av et adiabatisk skall, kan man tenke seg en Dewar-kolbe. Homogen karakter manifesteres i et system der alle komponenter har lignende egenskaper. Eksempler på dem er gassformige, faste og flytende løsninger. Et typisk eksempel på en gassformig homogen fase er jordens atmosfære.

Funksjoner ved termodynamikk

Denne delen av vitenskapen omhandler studiet av de grunnleggende mønstrene for prosesser som er assosiert med frigjøring og absorpsjon av energi. Kjemisk termodynamikk innebærer studiet av gjensidige transformasjoner av de bestanddelene i et system, etablering av overgangsmønstre for en type energi til en annen under gitte forhold (trykk, temperatur, volum).

Systemet som er gjenstand for termodynamisk forskning kan representeres i form av et hvilket som helst naturlig objekt, inkludert et stort antall molekyler som er atskilt med et grensesnitt med andre virkelige objekter. Tilstanden til et system forstås som helheten av dets egenskaper, som gjør det mulig å bestemme det fra termodynamikkens ståsted.

Konklusjon

I ethvert system observeres en overgang fra en type energi til en annen, og termodynamisk likevekt etableres. Den delen av fysikk som omhandler detaljert studie av transformasjoner, endringer og bevaring av energi er av spesiell betydning. For eksempel, i kjemisk kinetikk er det mulig ikke bare å beskrive tilstanden til et system, men også å beregne forholdene som bidrar til dets forskyvning i ønsket retning.

Hess lov, som relaterer entalpien og entropien til transformasjonen under vurdering, gjør det mulig å identifisere muligheten for en spontan reaksjon og å beregne mengden varme som frigjøres (absorberes) av et termodynamisk system.

Termokjemi, basert på grunnleggende termodynamikk, er av praktisk betydning. Takket være denne delen av kjemi, utføres foreløpige beregninger av drivstoffeffektivitet og muligheten for å introdusere visse teknologier i faktisk produksjon i produksjonen. Informasjon hentet fra termodynamikk gjør det mulig å anvende fenomenene elastisitet, termoelektrisitet, viskositet og magnetisering for industriell produksjon av ulike materialer.

Grunnleggende parametere for tilstanden til termodynamiske systemer

Termodynamisk system er en samling av forskjellige kropper som er i stand til å samhandle energisk med hverandre og miljøet. I dette tilfellet kan mengden materie være konstant eller variabel, og legemer kan være i forskjellige aggregeringstilstander (gassformig, flytende eller fast).

Miljøet forstås som helheten av alle andre legemer som ikke er inkludert i det termodynamiske systemet.

Det termodynamiske systemet kalles isolert, hvis den ikke samhandler med miljøet, lukket- hvis denne interaksjonen kun skjer i form av energiutveksling, og åpen- hvis den utveksler både energi og materie med miljøet. En endring i tilstanden til et termodynamisk system som følge av energiutveksling med omgivelsene kalles termodynamisk prosess.

Hovedparametrene som karakteriserer prosessene for gjensidig transformasjon av arbeid og varme er temperatur T, press R og volum V.

Temperatur er et mål på bevegelsesintensiteten til molekylene til et stoff. Jo større kinetisk energi til molekylær bevegelse, jo høyere temperatur. Temperaturen som tilsvarer tilstanden til fullstendig hvile av gassmolekyler, antas å være absolutt null. Dette punktet er begynnelsen på

temperaturberegninger på den absolutte Kelvin-skalaen (betegnelse - T, TIL). I teknologi brukes vanligvis Celsius-temperaturskalaen (betegnelse - t, °C), der isens smeltepunkt tas som 0 °C, og det konstante kokepunktet for vann ved normalt atmosfærisk trykk tas som 100 grader.

Konvertering av temperatur fra en celsius skala til en absolutt skala utføres ved hjelp av formelen

T=t+273.15K, (2.2)

Dessuten er størrelsen på en grad Celsius lik en kelvin: 1 °C = 1 K, dvs.

Temperatur bestemmer retningen for varmeoverføring og fungerer som et mål på oppvarming av legemer. To systemer som er i termisk likevekt med hverandre har samme temperaturer.

Gasstrykk. I følge den kinetiske teorien utøver en gass som befinner seg i et lukket kar, trykk på veggene, som er et resultat av den kraftige virkningen av gassmolekyler i tilfeldig bevegelse. Trykk er definert som kraften som virker på en enhets overflateareal og måles i pascal (Pa = N/m2).

Summen av det barometriske (atmosfæriske) og overskuddet som utøves av gassen på karets vegger er det absolutte trykket:

Hvor V- volum okkupert av gass, m3; M- masse gass i volum V, kg. Mengden stoff i en enhetsvolum kalles

gasstetthet ρ , kg/m3. Det er den gjensidige av det spesifikke volumet.

Tilstanden til et termodynamisk system, preget av konstante parameterverdier over tid og gjennom hele systemets masse, kalles likevekt. I et system i termodynamisk likevekt er det ingen strøm av varme og materie verken i systemet eller mellom systemet og omgivelsene. Likevektstilstanden til en gass kan uttrykkes ved ligningen f (R, V, T) = 0.

Ideell gass er en gass som består av molekyler hvis størrelser kan neglisjeres og som ikke interagerer med hverandre (det er ingen potensiell interaksjonsenergi). Innføringen av konseptet om en ideell gass i termodynamikk gjør det mulig å oppnå enklere analytiske forhold mellom tilstandsparametere. Erfaring viser at med en viss tilnærming kan disse avhengighetene brukes til å studere egenskapene til virkelige gasser.