Термодинамика. Исходные понятия и постулаты ТД.

Термодинамика – учение о связи и взаимопревращении различных видов энергии, теплоты и работы.

ТД изучает макросистемы – термодинамические системы – пространственные размеры которых и время существования достаточны для проведения нормальных процессов измерения. Изучает свойства макроскопических систем, которые находится в состоянии термодинамического равновесия и закономерности при их приближении к равновесию.

Макросистемы состоят из большого числа материальных частиц (например молекул, атомов, электронов и т.д.) или полей, например электромагнитного поля.

Состояние макросистемы характеризуется макроскопическими параметрами. Такими как: плотность , объем , упругость, давление , температура , внутренняя энергия , концентрация, поляризация, намагничивание и другими переменными величинами, численные значения которых можно измерить.

Параметры подразделяются на внешние и внутренние, это зависит в каждом конкретном случае от того где проведена граница между системой и средой.

Внешние параметры – определяются положением не входящих в систему тел (например, ими могут быть , , …). Внешние параметры являются функциями координат внешних тел.

Внутренние параметры – определяются движением частиц системы ( , , ими могут быть , ), а также значением внешних параметров. Внутренние параметры системы разделяются на интенсивные параметры и экстенсивные параметры. Интенсивными называются параметры, не зависящие от массы или числа частиц в системе (давление, температура). Экстенсивными или аддитивными называются параметры пропорциональные массе или числу частиц в системе (энергия, энтропия).

В зависимости от условий, в которых находится система, одна и та же величина может быть как внешним, так и внутренним параметром.

Например, при фиксированном положении стенок сосуда объем является внешним параметром, а давление - внутренним параметром, так как зависит от координат и импульсов частиц системы. В условиях же когда система находится в сосуде с подвижным поршнем под постоянным давлением, давление будет внешним параметром, а объем - внутренним параметром, так как зависит от положения и движения частиц.

Совокупность независимых макроскопических параметров определяет состояние системы.

Состояние системы называется стационарным, если параметры системы не изменяются со временем. Состояние системы называется равновесным, если, кроме того, нет стационарных потоков извне (потоков вещества, потоков энергии).

Если состояние системы стационарное и равновесное, то говорят, что система находится в состоянии термодинамического равновесия.

В состоянии термодинамического равновесия система характеризуются как определенными значениями равновесных параметров, так и специальными термодинамическими параметрами, которые при отсутствии равновесия в системе лишены смысла для всей системы (энтропия).

Состояние, в котором хотя бы один из параметров не имеет определенного значения, называется неравновесным.

Энергия – общая мера всех простых форм движения материи (механического, теплового, электромагнитного) при их превращении одной в другую.

Система не обменивающаяся с внешней средой ни веществом ни энергией называется изолированной.

Термодинамический контакт - одна система совершает работ над другой (мех. вз.)

- одна система передает другой теплоту (тепл. вз.)

- одна система передает другой вещество (матер. вз.)

ТД процессом называется всякое изменение хотя бы одного из ТД параметров. ТД процесс – переход системы из одного состояния в другое. Такой процесс всегда связан с нарушением равновесия системы. Нарушением тем значительнее, чем быстрее идет переход. В пределе при бесконечно медленном переходе в каждый определенный момент времени система будет иметь определенные значения параметров и таким образом состояние все время будет равновесным.

Бесконечно медленный процесс, который состоит из последовательности равновесных состояний, называется равновесный квазистатический процесс.