ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Введение в термодинамику. Основные понятия.
Нулевое начало. Задачи для самостоятельной работы
Термодинамический подход в описании макроскопических
систем использует термодинамические величины, относящиеся к
системе в целом – макроскопические параметры. В эксперимен-
тальных исследованиях устанавливаются связи между этими ве-
личинами, в то время как теория строится на некоторых общих
положениях и с их помощью объясняет эти связи.
Уравнение, выражающее функциональную связь между мак-
роскопическими параметрами в состоянии термодинамического
равновесия, называется обобщенным уравнением состояния
системы. Известными примерами уравнений такого рода явля-
ются уравнение Клапейрона-Менделеева и уравнение Ван-дер-
Ваальса.
Фундамент термодинамической теории образуют четыре по-
стулата, или принципа. В российской научной традиции их при-
нято также называть началами термодинамики и нумеровать,
начиная с нулевого. Номер однозначно кодирует содержание на-
чала, его логическое место и функцию в системе постулатов.
Важнейшими исходными понятиями термодинамики явля-
ются внутренняя энергия системы, макроскопическая работа и
теплота.
Внутренняя энергия
В общем случае внутренняя энергия системы U зависит от ее
температуры Т и занимаемого ею объема V.
Для идеальной системы (системы без межмолекулярного
взаимодействия) U зависит только от Т. Например, для идеаль-
ного двухатомного газа в широком диапазоне температур мо-
лярная величина U(T)=5/2RT.
3
не относятся к внутренней энергии
Термодинамические величины, обладающие свойствами 1, 2,
3, называются функциями состояния или термодинамическими
потенциалами.
Внутренняя энергия – функция состояния.
Макроскопическая работа: работа, совершаемая газом
Газ, находящийся в цилиндриче-
ском сосуде с поршнем (рис.1), дей-
ствует на поршень, площадь сечения
которого s, с силой давления F=ps.
Бесконечно малая или элементарная
4
Внутренняя энергия
U(T,V)
Кинетическая энергия движения
молекул и составляющих их час-
тей
1. однозначно определяет состояние
системы;
2. не зависит, каким путем система
переведена в данное состояние;
3. изменение этой величины в цик-
лическом п
р
оцессе
р
авно н
у
лю
Потенциальная энергия взаимо-
действия между молекулами и
атомами внутри молекул
свойст-
Потенциальная энергия моле-
кул во внешнем силовом поле
Кинетическая энергия центра
масс системы
Рис.1
