Основы химической физики. Простов В.Н. - 8 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

8
Системы делятся по их способности взаимодействовать с
окружением в смысле обмена энергией Е и массой вещества m.
Изолированная система система, которая не обменивается с
окружением ни энергией, ни веществом, т. е.
δΕ = 0, δm = 0.
Открытая система система, которая может обмениваться
энергией и веществом с окружением, т. е
δΕ 0, δm 0.
Закрытая система не обменивается с окружением веществом, но
обмен энергией с окружением возможен, т. е.
δΕ 0, δm = 0.
В адиабатической системе отсутствует теплообмен с окружением
т. е.
δQ = 0, где Qтепло.
Квазизамкнутая подсистема произвольно выделенная любая
часть термодинамической системы, собственная энергия которой много
больше, чем энергия её взаимодействия с остальной частью системы.
Такую подсистему образуют, например, молекулы однородной жидкости,
заключённые внутри сферы с центром в произвольной точке этой
жидкости и радиусом R. Величина R много больше, чем радиус действия
межмолекулярных сил
r. Число молекул, расположенных внутри
выделенной сферы N ~ R
3
, будет много больше числа молекул n,
расположенных на её поверхности в слое r, причём n ~ R
2
r. Поэтому
суммарная внутренняя энергия всех молекул внутри сферы будет много
больше суммарной энергии взаимодействия молекул, расположенных на
её поверхности, с ближайшими к ним молекулами, расположенными вне
сферы.
Молекула идеального газа может служить примером такой
квазизамкнутой подсистемы. Средняя собственная энергия молекулы
⎯ε
много больше, чем усреднённая по времени энергия её взаимодействия
с другими молекулами газа
⎯ε
в
во время столкновений. Энергия
взаимодействия молекул при столкновениях по порядку величины равна
их собственной энергии, т. е.
⎯ε
в
⎯ε. В идеальном газе средняя
длительность столкновения
∆τ много меньше среднего времени между
двумя последовательными столкновениями
t. Величины ⎯ε и ⎯ε
в
равны
,
τ
τ
ε
τ
τ
εε
+
+
=
t
t
вв
,
τ
εε
+
=
t
t
Так как
∆τ << t , то из этих равенств следует, что ⎯ε >> ⎯ε
в
.
Любая термодинамическая система может рассматриваться в
качестве квазизамкнутой подсистемы некоторой другой, ещё большей
системы. Например, любая система в пределах нашей планеты может
       Системы делятся по их способности взаимодействовать с
окружением в смысле обмена энергией Е и массой вещества m.
       Изолированная система − система, которая не обменивается с
окружением ни энергией, ни веществом, т. е. δΕ = 0, δm = 0.
       Открытая система − система, которая может обмениваться
энергией и веществом с окружением, т. е δΕ ≠ 0, δm ≠ 0.
       Закрытая система не обменивается с окружением веществом, но
обмен энергией с окружением возможен, т. е. δΕ ≠ 0, δm = 0.
       В адиабатической системе отсутствует теплообмен с окружением
т. е. δQ = 0, где Q – тепло.
       Квазизамкнутая подсистема − произвольно выделенная любая
часть термодинамической системы, собственная энергия которой много
больше, чем энергия её взаимодействия с остальной частью системы.
Такую подсистему образуют, например, молекулы однородной жидкости,
заключённые внутри сферы с центром в произвольной точке этой
жидкости и радиусом R. Величина R много больше, чем радиус действия
межмолекулярных сил r. Число молекул, расположенных внутри
выделенной сферы N ~ R3, будет много больше числа молекул n,
расположенных на её поверхности в слое r, причём n ~ R2⋅r. Поэтому
суммарная внутренняя энергия всех молекул внутри сферы будет много
больше суммарной энергии взаимодействия молекул, расположенных на
её поверхности, с ближайшими к ним молекулами, расположенными вне
сферы.
       Молекула идеального газа может служить примером такой
квазизамкнутой подсистемы. Средняя собственная энергия молекулы ⎯ε
много больше, чем усреднённая по времени энергия её взаимодействия
с другими молекулами газа ⎯εв во время столкновений. Энергия
взаимодействия молекул при столкновениях по порядку величины равна
их собственной энергии, т. е. ⎯εв ≈ ⎯ε. В идеальном газе средняя
длительность столкновения ∆τ много меньше среднего времени между
двумя последовательными столкновениями t. Величины ⎯ε и ⎯εв равны

                      ∆τ         ∆τ
          εв = εв ⋅       ≈ε ⋅        ,
                   t + ∆τ      t + ∆τ
                    t
          ε =ε⋅         ,
                t + ∆τ
Так как ∆τ << t , то из этих равенств следует, что ⎯ε >> ⎯εв.
     Любая термодинамическая система может рассматриваться в
качестве квазизамкнутой подсистемы некоторой другой, ещё большей
системы. Например, любая система в пределах нашей планеты может

                                     8