Головні поняття й означення

У термодинаміці стан термодинамічної системи і процеси, які в ній відбуваються, описують за допомогою певних функцій макроскопічних характеристик системи. За основу термодинаміки взято три фундаментальні закони (начала), які є узагальненням результатів численних експерименталь-них досліджень.

Перший закон термодинаміки – це закон збереження та перетворення енергії для процесів за участю теплоти:

Q=ΔU+A, або δQ=dU+δA, (3.1)

де Q – кількість теплоти, яку отримала система; ΔU – зміна її внутрішньої енергії; А – робота, виконана під час процесу.

Кількість теплоти, яку отримала система, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії та виконання системою роботи.

Другий закон термодинаміки визначає напрям термодинамічних процесів, які відбуваються під час зміни стану системи. Цей закон виражає нерівність Клаузіуса

(3.2),

яка доводить, що в ізольованій системі можуть відбуватися лише такі термодинамічні процеси, за яких ентропія системи не зменшується.

Третій закон термодинаміки обмежує процеси, реалізація яких дала б змогу досягнути абсолютного нуля температури.

Важливою функцією стану термодинамічної системи є її внутрішня енергія U. Що охоплює енергію теплового руху всіх мікрочастинок системи (молекул, атомів, іонів, електронів, ядер) та енергію їхньої взаємодії. Зміна внутрішньої енергії не залежить від шляху переходу системи з одного стану в інший, тому U є функцією стану системи. Саме тому в рівнянні (3.1) елементарна зміна внутрішньої енергії системи представлена повним диференціалом dU на відміну від δQ і δA, які не є функціями стану.