Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Деякі загальні поняття і терміни
Термодинаміка — це наука, що вивчає рівновагу і напрям повільних процесів, в системі взаємодіючих макроскопічних тіл. Термодинаміка дозволяє: - ввести важливі співвідношення між властивостями речовин; - встановити умови рівноваги; - встановити умови для повільної зміни властивостей. Термодинаміка не може: - встановити, коли буде досягнута рівновага і як швидко; - не говорить про абсолютні величини властивостей речовин; - не дає інформації про атомну і молекулярну структуру речовин. Класична термодинаміка застосовується до опису систем, що знаходяться в стані рівноваги або що зазнають рівноважні (зворотні) процеси. При цьому визначається напрям можливого протікання процесу, але не швидкість і атомарний механізм цього процесу. З огляду на те, що, наприклад, зварювальний процес — термодинамічно нерівноважний, вживання рівнянь класичної термодинаміки до цього або аналогічному процесам певною мірою обмежено. До числа незворотних процесів в металах при зварюванні відносяться: вирівнювання температури по об'єму зварюваного виробу, зміна концентрації хімічних елементів унаслідок дифузії, релаксація напружень в результаті пластичної деформації і в'язкого перебігу металів і ін. Сукупність частинок, що є носіями теплової енергії і що знаходяться в енергетичній взаємодії між собою і зовнішнім середовищем, називають термодинамічною системою. Термодинамічні системи поділяють на гомогенні і гетерогенні. Гомогенними системами називають системи, властивості яких змінюються безперервно в об'ємі, займаному системою. В гетерогенних системах завжди є окремі частини, властивості яких змінюються безперервно, проте при переході від однієї частини системи до іншої відбувається стрибкоподібна зміна властивостей. Прикладом гомогенних систем можуть служити чисті речовини, рідкі і тверді розчини, суміші газів і ін. До гетерогенних систем відносяться системи з речовиною, що знаходиться в різних агрегатних станах. Наприклад, рідина і кристали, рідина і пара та ін. Система, що складається з кристалів, які знаходяться в різних поліморфних станах, також є гетерогенною. Фізично однорідна частина системи, відокремлена від інших частин межею розділу, на якій стрибкоподібно змінюються структури і властивості, називається фазою. Багатофазна система є гетерогенною. Фази можуть відрізнятися одна від одної агрегатним станом і будовою в межах одного агрегатного стану. Наприклад, в металі, що кристалізується, існують дві фази: тверда і рідка. При поліморфному перетворенні співіснують дві тверді кристалічні фази.
Слід вказати ще на одне поняття термодинаміки — компонент. Компонентами називають речовини, необхідні для утворення фаз даної системи. Наприклад, твердий розчин, що включає два види атомів металів, що не входять між собою в хімічні з'єднання, буде двокомпонентною, або бінарною системою. Відповідна система з трьох компонентів називається потрійною і т.д. За наявністю в системі атомів, утворюючих хімічні з'єднання, число компонентів змінюватиметься. Наприклад, вода — це однокомпонентна система, що складається з молекул, утворених киснем і воднем. Ознаки, що визначають властивості системи, які служать для характеристики стану системи, називаються її параметрами. Параметри, що визначаються положенням тіл, які не входять в дану систему, називаються зовнішніми. Прикладом такого параметра, наприклад, є об'єм системи. Відомо, що об'єм залежить від положення тіл, які не входять в систему і обмежують простір, займаний частинками даної системи. Ознаки, які визначаються рухом, розташуванням і силовою взаємодією частинок системи, називаються внутрішніми параметрами. До їх числа відносяться температура, густина, тиск, потенційна енергія і ін. Загальний запас енергії будь-якого тіла складається із зовнішньої і внутрішньої енергії. Зовнішня енергія тіла — це енергія його руху в силовому полі як цілого, при якому всі його частини рухаються, не випробовуючи енергетичної взаємодії між собою. В цьому випадку при розчленовуванні частин їх енергія руху і потенційна енергія в силовому полі залишаються незмінною. Прикладом зовнішньої енергії може служити енергія тіла, що рухається поступально в полі тяжіння землі з постійною швидкістю. В протилежність цьому рух частинок тіла відносно один одного, а також їх силова взаємодія між собою визначають внутрішню енергію даної сукупності частин тіла. Таким чином, внутрішня енергія термодинамічної системи визначається енергією взаємного руху і силової взаємодії частинок, утворюючих цю систему.
Основні співвідношення між параметрами термодинамічних систем, що зберігають свою силу в різних умовах і процесах, називають принципами, або законами термодинаміки. Наприклад, співвідношення між теплом, що передається системі q, її внутрішньою енергією Е і роботою А, яка здійснюється системою над середовищем, встановлюється першим законом термодинаміки:
q = dE +δ А (3.1)
В рівнянні (3.1) приріст тепла і роботи позначають δ, а прирощення внутрішньої енергії d з огляду на те, що фізичне значення цих величин різне. Це рівняння є одним з формулювань принципу збереження енергії. Внутрішня енергія, як вказувалось вище, визначається станом системи і її зміна не залежить від характеру процесу, тобто від шляху переходу від одного стану до іншого. В протилежність цьому робота і тепло визначаються способами або формою передачі енергії і їх значення залежать від характеру того або іншого процесу. Наприклад, при нескінченно малому розширенні газу в циліндрі величина вироблюваної їм роботи визначиться співвідношенням
δ А = PSdl = PdV (3.2)
де Р – тиск газу; S – площа поперечного перетину циліндра; dl – нескінченне мале переміщення поршня; dV – приріст об'єму газу.
Перше начало (закон) термодинаміки – закон збереження і перетворення енергії - внутрішня енергія системи є однозначною функцією її стану і змінюється тільки під впливом зовнішніх дій. В термодинаміці всі зовнішні дії поділяються на два класи: 1) Робота А, яка здійснюється системою або яку зовнішні тіла здійснюють над системою (А ≥0, якщо система здійснює роботу); 2) Кількість теплоти Q, яка в процесі теплопровідності (теплопередачі) передається системі або вилучається з неї (Q ≥0, якщо тепло передається системі). Очевидно, що А і Q не є функціями стану системи, оскільки вони характеризують не запас енергії, а тільки процес переходу частини внутрішньої енергії з системи до зовнішніх тіл або навпаки, причому співвідношення між роботою і кількістю теплоти в різних процесах - це не постійна величина. Кількісне формулювання першого начала можна представити у вигляді: dU= δ Q– δ A (3.5) де dU – повний диференціал внутрішньої енергії; δ Q, δ A – нескінченно малі величини кількості теплоти і роботи, відповідно, не є повними диференціалами. Друге начало термодинаміки (II закон термодинаміки) стверджує про існування у будь-якої термодинамічної системи однозначної функції стану, яка називається ентропією (S). Має наступні формулювання: 1. неможливий процес, єдиним результатом якого є здійснення роботи, еквівалентної кількості теплоти, отриманої від нагрівача; 2. неможливий процес, єдиним результатом якого є передача енергії у формі теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого; 3. при будь-яких процесах, що відбуваються в системі, її ентропія не може убувати. Закон записується у вигляді (3.6) Хімічний потенціал m – функція стану, що використовується для опису термодинамічної системи із змінним числом частинок. Основною ознакою хімічного процесу, є зміна стану системи.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 134; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.218.38.125 (0.01 с.) |