Понятие о ТД системах.

В общем случае, система – это мысленно выделенная из среды совокупность материальных объектов, взаимодействующих между собой и окружающей средой. ТД система – это система, в которой происходит обмены вещества и энергии в пределах составляющих ее объектов. Система имеет определенные границы отделяющие ее от окружающей среды. Совокупность отдельных однородных (гомогенных) частей системы, обладающих одинаковыми свойствами, можно считать одной фазой.

Системы называются гомогенными, если все их параметры одинаковы во всех частях или непрерывно меняются от точки к точке. Системы называются гетерогенными, если они состоят из частей разделенных видимыми поверхностями раздела, причем свойства на границах раздела изменяются резко.

ТД состояние системы определяется ее свойствами, выраженными через ТД параметры состояния системы. Параметрами состояния системы в общем случае являются: температура, давление, объем т.д. Соотношения, связывающие между собой это параметры, называются уравнениями состояния системы, простейшими в общем виде можно описать так:

                                                              

где T— температура, c— концентрация, V— объем, p— давление, Ce— концентрация электронов.

Равновесными ТД системами называются системы, в которых параметры состояний не изменяются самопроизвольно во времени; а системы, находящиеся в поле внешних си, закономерно изменяются от точки к точке в направлении действия сил. ТД системы или фазы являются неравновесными, если их параметры изменяются во времени. Такие состояния анализируются в ТД неравновесных или необратимых процессов. Основные уравнения классической ТД можно вывести, пользуясь методами статической физики, область применения которой шире классической ТД. Состояние системы можно описать, не анализируя движения каждой частицы, а измеряя, например, ее температуру, давление объем. Эти величины будут указывать на среднее значение энергии каждого атома. Основные соотношения между параметрами ТД системы описываются законами ТД.

 

2.3 Законы начала термодинамики. Их использование.

ТД системы кроме равновесных и неравновесных бывают еще:

·                               закрытые, которые не обмениваются веществом с другими системами.

·                               открытые, в которых происходит обмен веществом и энергией с другими системами.

·                               адиабатными (непереходимые – греч.), т.е. такие в которых отсутствует теплообмен с другими системами.

·                               изолированные, которые не обмениваются и другими системами ни веществом, ни энергией.

 

1 закон ТД является постулатом и не доказывается логическим путем. Однако справедливость 1-ого закона подтверждается тем, что ни одно из его следствий не находится в противоречии с экспериментальными данными.

Ломоносов первым сформулировал закон сохранения энергии или движения, что непосредственно связано с 1-ым законом ТД.1 закон трактуется многообразно:

1.                  все виды энергий переходят один в другой в строго эквивалентных отношениях.

2.                  в изолированных системах совокупность всех видов энергии постоянна.

3.                  при взаимных превращениях в системах энергия не теряется и не создается вновь, только видоизменяется.

4.                  невозможно создать вечный двигатель.

Рассмотрим изолированную систему, в которой отсутствует энергетический обмен с окружающей средой. Внутри такой системы могут происходить лишь процессы, сопровождающиеся взаимными превращениями различных видов энергии, в строго определенных соотношениях. Совокупность физических и химических свойств системы характеризует ее состояние. Изменение, каких- либо из этих свойств, означает изменение состояния системы. Температуру, давление, объем, концентрацию и др. будем называть ТД параметрами системы. Внутренняя энергия системы (U) является функцией состояния системы, т.к. ее изменение, в каком- либо процессе, зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути перехода. Все вещества обладают определенным запасом внутренней энергии, под которой понимают полный запас энергии вещества, т.е. совокупность энергий движения различных частиц составляющих вещество. Энергия измеряется в Дж и обычно в расчетах ее относят к одному молю вещества. В общем случае, в агрегатных и химических превращениях Uвещества больше в результате притока энергии из вне сам  становится меньше при переходе части энергии в окружающее пространство в виде тепла или работы. Таким образом, существует два способа изменения состояния ТД системы:

Первый способ связан с работой по перемещению окружающих тел системой или работой этих тел над системой.

Второй способ- это сообщение теплоты систем при неизменном расположении окружающих тел.

Если в первоначальном состоянии U=U1, а в конечном U=U2, то величина DU=U2U1 является изменением внутренней энергии DU>0, если в рассматриваемом процессе внутренняя энергия возрастает. В ТД широко используется такая ТД функция, как теплосодержание (энтальпия) – H. H представляет собой сумму внутренней энергии и объемной энергии передаваемой в окружающую среду.

 

Объемная энергия значительна, если тело находится в газообразном состоянии или твердое и жидкие тела находятся под большим давлением. Если pV мало, то H=U. H как ТД функция аналогично U определяется начальным и коечным состоянием системы. Изменение H можно представить, как изменение внутренней энергии плюс различные виды работы.

 

При химических превращениях разность между теплосодержанием образующихся энтальпий и исходных энтальпий веществ после приведения их к одинаковой

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector