știința Naib. comune de comunicare insule macroscopice. nat. sisteme care sunt în stare termodinamică. echilibru, precum și procesele de tranziție între aceste state. T se bazează pe Fundam. principii (început), yavl la-. generalizare abundente. observarea și executată indiferent de natura specifică a organismelor sistemului de formare. Prin urmare, legile și relațiile dintre Phys. Cantități de ochi conduce T. au Univers. Har-p. Justificare Legile T. relația lor cu legile mișcării Dep. h-i, unul dintre care, având în vedere corpul construit fizica statistică. Acesta din urmă vă permite să găsiți și aplicabilitatea T.
Echilibrul și condițiile de neechilibru.
Yavl echilibru. un sistem izolat de stat în k-Roe acesta trece prin expirarea unei perioade suficient de mare de timp. E timpul. numit timpul de relaxare, aceasta depinde de natura organismelor luate-conse- ale h-q și de pa caracteristic începând stare de neechilibru. Dacă sistemul este în echilibru, atunci o parte din macroscopice sale sunt în echilibru. parte. La ext constantă. în conformitate cu o astfel de condiție nu se schimba cu timpul. Cu toate acestea, neschimbabilitatea nu yavl timp. caracteristică suficientă o stare de echilibru. Ex. plasat într-o stație electrică termostat. lanț pe un rom-curent curge. Acesta poate fi neschimbat (de echilibru) de stat este practic nelimitat. timp, ci o stare de non-echilibru: fluxul de curent este însoțită de o conversie ireversibilă a energiei electrice. curent în căldură retrasă într-un termostat, sistemul are un gradient de rate-ry (vezi. OPEN SYSTEMS).
Starea de echilibru este complet caracterizat printr-un număr mic de fiz. parametrii de stare. În primul rând este temperatura. valori de egalitate la roiul sistem de toate părțile yavl. o condiție necesară pentru termodinamic. echilibru. (. Existenta rate-ra - parametru comun pentru toate părțile sistemului în echilibru, uneori numit un zero T start) corpuri omogene stare complet fixate prin specificarea oricare două din cele trei cantități: rata de T-riu, volumul V și presiunea p. Comunicarea între P, V și T este caracteristic pentru fiecare televizor. organisme, lichide sau de gaz și se numește. ecuația de stare. In cazuri mai complexe, pentru caracteristici complete de echilibru necesar și colab. Parametrii (de ex. Concentrația componentelor amestecului de gaz, tensiune electrică. Câmp magnet. Induction).
Reversible (quasistatic) și procese ireversibile. În tranziția de la o stare de echilibru la altul, la ING poate avea loc sub influența diferitelor externe. impact, sistemul trece printr-o serie continuă de stări care nu sunt, în general vorbind, în echilibru. Pentru implementarea procesului, se apropie de secvențe stare de echilibru, este necesar ca el a procedat destul de încet (ar rezulta într-o oră și t o t e h c k și m). Dar, prin ea însăși lentoarea procesului nu este încă yavl. o indicație suficientă a echilibrului său. Astfel, condensatorul proces de descărcare printr-o rezistență mare, sau strangularea gazului (vezi Joule. - efect Thomson) poate fi arbitrar lent și, astfel, în esență, procesele de neechilibru. proces Equilibrium, ceea ce reprezintă un lanț continuu stări de echilibru yavl. a b p a t m s m - este posibil să se facă într-o direcție inversă și, astfel, în mediu va avea nici o schimbare. T. dă suma totală. Descriere procese reversibile și procese ireversibile determinate numai stabilește. inegalitate și indică direcția de curgere.
Prima lege a termodinamicii. Există două moduri fundamental diferite de schimbare a stării sistemului: primul este asociat cu sistemul pentru deplasarea corpului din jur (sau organisme, cum funcționare a sistemului), al doilea - sistemul de mesaje de căldură (sau cepul) într-o locație constantă a organelor din jur. În general, trecerea unui sistem de la un stat la altul este asociat cu numărul de cerned-gât sistem de mesaje de DQ de căldură și sistemul de lucru al Comisiei pe DA ext. organisme. Experiența arată că, atunci când se administrează mai devreme. și con. Statele DQ DA și, în esență depind de calea de tranziție. Cu alte cuvinte, aceste cantități yavl. Har-Kami nici un stat sistem separat și a comis procesul său. Prima lege a termodinamicii spune că în cazul în care sistemul este supus termodinamic. ciclu (de ex. e. în cele din urmă se întoarce la starea inițială), apoi numărul total al căldurii comunicate sistemului în timpul unui ciclu, egal cu activitatea sa angajat.
în cazul în care dQ - creștere infinitezimal de căldură nu este, cu toate acestea, SUCCESIUNEA diferențială FCT. Când fix. Volumul (dV = 0), toată căldura transmisă către corpul trece la incrementa int. energie și, prin urmare, în special, organismul specific cy căldură la post. sumă egală cu:
A doua lege a termodinamicii.
Restrictionarea mișcare perpetuă de primul tip, primul debut T. nu exclude posibilitatea de a stabili o mașină continuă, la cer, ar fi capabilă să transforme în lucru util aproape toată căldura care îi sunt furnizate (de ex., Mișcare N. perpetuitate doilea tip). Cu toate acestea, întreaga experiență de proiectare a motoarelor termice, care a avut la început. 19. El a subliniat că eficiența acestor mașini (raportul dintre lucrările care rezultă la căldură consumată) este întotdeauna mult mai mică decât unitatea: o parte din căldura disipată în mod inevitabil, în mediul înconjurător. Franz. om de știință Carnot a arătat mai întâi (1824), că acest fapt este o caracteristică fundamentală a p, m. e., orice motor termic trebuie să conțină, în plus față de încălzitor (sursa de căldură) și mediul de lucru, angajând termodinamic. ciclu (de ex. abur), și, de asemenea, un frigider cu o ru tempo în mod necesar mai mic decât temperatura de încălzire (vezi. ciclu Carnot). lege a 2-a termodinamicii este o generalizare a producției arbitrare Carnot termodinamic. proceselor care au loc în natură. Clausius R. (1850), a dat 2-top următoarea formulare: imposibil de proces într-un set de căldură ar fi trecut din corp spontan mai rece la corpurile mai calde. Indiferent de Clausius într-o formă ușor diferită a acestui principiu exprimat de William Thomson (Lord Kelvin) în 1851: este imposibil de a construi o mașină de lot, toate activitățile unui roi ar reduce comisionul mecanic. Munca și o răcire corespunzătoare a rezervorului termic. În ciuda calităților. Har-p a acestei declarații, aceasta duce la cantități mult mai profunde. consecințe. În primul rând, vă permite să se determine max. eficiența unui motor termic. În cazul în care aparatul funcționează pe baza ciclului Carnot, în timpul izoterme. contactul cu sistemul de încălzire (T = T1) primește căldură de lucru de fluid Cantitate DQ1, si altele. izotermă. porțiunea de buclă fiind în contact cu un frigider (T = T2), dă Cantitatea de căldură DQ2.Otnoshenie DQ2 / DQ1 trebuie să fie aceeași pentru toate mașinile cu un ciclu reversibil Carnot, y k-ryh resp. T1 și T2 sunt identice, și nu poate depinde de natura fluidului de lucru. Dacă nu ar fi așa, atunci masina cu o valoare mai mare DQ2 relație / DQ1 ar putea fi făcute pentru a lucra în direcția opusă (deoarece ciclurile sunt reversibile), aducându-l în acțiune cu o mașină cu o valoare mai mică a raportului. In acest combinat cu. căldură mașina de condensator la sistemul de încălzire a trecut fără loc de muncă. Potrivit T top doilea este imposibilă, și, prin urmare, DQ2 / DQ1 atitudine de ambele mașini trebuie să fie același. În special, ar trebui să fie la fel ca și că, în cazul în care yavl fluidul de lucru. gaz ideal. Aici, raportul poate fi ușor de găsit, și așa mai departe. On. se dovedește că pentru tot ciclul reversibil Carnot
Această expresie se numește. proporție de Carnot. Ca urmare, pentru toate vehiculele cu un randament reversibil ciclu Carnot este maximă, iar h este: h = (T1-T2) / T1. În cazul în care ciclul ireversibil, eficiența este mai mică decât această valoare. Proporția Carnot a pus bazele pentru abs. scala de temperatură (vezi. Scala de temperatură). O consecință a T. de start doilea (proporții Carnot) yavl. ca existența entropia S de stat Fct. Dacă introduceți o valoare S, schimbarea într-un roi la izotermă. reversibil conta mesaj de sistem este caldura DQ DQ = D / T, incrementul totală S în ciclul Carnot este zero; pe adiabatic. ciclu de porțiuni DS = 0 (adică. a. DQ = 0) și modificări ale izoterma. porțiuni se anulează reciproc. entropia completă creștere este egal cu zero și efectuarea ciclului reversibil arbitrar, care se descompune secvența ciclu infinit de cicluri Carnot probată subțiri (cu izotermă redusă. Porțiuni). De aici (ca și în cazul ext. Energie) ca S entropia yavl. p-TION starea sistemului, adică. e. Variația S este independentă de calea de tranziție. Folosind conceptul de entropie, Clausius (1876) a dat formularea cea mai generală a 2-a început, există T. f-TION starea sistemului entropia lui este S, increment un dS roi într-un sistem de comunicație de căldură reversibilă este egal cu:
sub real adiabatic (ireversibil). Procese dS> 0, adică. e., crește entropia, ajungând la max. valoarea la echilibru. Două T. de start nu are asa absolută. Har-ra ca prima de sus, se rupe atunci când fluctuațiile.
Imaginind statistică. Natura entropie (ATS. Fizicianul Boltzmann, 1872) a condus la construirea de termodinamică. Teoria fluctuație (Einstein, 1910) și la dezvoltarea termodinamica proceselor de neechilibru.
Definiția entropie ne permite să scrie o urmă. Expresiile pentru ext diferențialele. U energie și entalpie, H = U + pV:
dU = tds-PDV, dH = tds + vdp. (4)
Acest lucru arată că starea naturală a parametrilor independenți pentru f-tiile U și H yavl. respectiv. o pereche de S, V și S, p. Dacă în loc de entropie Qual -ve parametru independent folosit dl rate, pentru a descrie sistemul energetic Helmholtz mai convenabil (izocoră-izotermă. Capacitate) F = U TS (pentru T variabilă și V) și energia Gibbs (izobară-izoterm. potențial) G = H-TS (pentru variabilele T și p). Pentru un număr total fix de h-fi
F-TION precizează U, H, F, și G se numește. potențiale termodinamice. sistem pentru perechile respective de variabile independente. metoda termodinamică. potențialul creat de Amer. fizicianul George. W. Gibbs, în 1874-1878, bazată pe aplicarea în comun a 1 și 2 a început T. și oferă o serie de termodinamic importante. relațiile dintre dec. nat. St.-vă de sistem. Astfel, utilizarea derivatelor mixte a doua independență de diferențiere ordin conduce la legătura dintre capacitatea de căldură la post. presiune și volum (cp și cv), Coef. dilatare termică (dv / dt) p și izoterm. Coef. Raportul de compresie (DV / dp) T:
relația dintre izoterme. și adiabatic. Coef. comprimare
și așa mai departe. n. Condiția ca izolator. Sistemul are un maxim la starea de echilibru. Valoarea entropie, presupune condiții termodinamice minimă. potențial într-o stare de echilibru în ceea ce privește un mod arbitrar mici abateri de la echilibru la fix. Valorile respective ale variabilelor independente. Acest lucru conduce la inegalități semnificative (condiții de stabilitate), în special
A treia lege a termodinamicii.
Potrivit doilea top T. entropie dif determinată. relația (3). T.
- știința proprietăților cele mai generale de căldură macroscopice. tel. Termodinamic. abordare nu are nevoie de modele simplificate ale fenomenelor în cauză, prin urmare, concluziile T. sunt universale.
Istoria dezvoltării termodinamicii. Limbo T. Știința cum ar fi asociat cu numele Galileo (G. Galilei), temperatura la-ing și a introdus conceptul construit primul dispozitiv sensibil la rata de mediu change-ry (1597). K. Renaldini (S. Renaldini) oferit pentru a absolvi termometru pentru punctele de referință. GD Fahrenheit (GD Fahrenheit, 1714), R. Reaumur (R. Reaumur, 1730> și A. Celsius (A. Celsius, 1742) a creat o scală de temperatură în conformitate cu acest principiu. Ca urmare, lucrarea lui G. V. Rihmana (1744), format prin conceptul de căldură.