Termodinamika - az

a tudomány Naib. közös kommunikációs makroszkopikus szigetekre. nat. rendszerek, amelyek a termodinamikai állapotát. egyensúly, és a folyamatok közötti átmenet ezekben az országokban. T alapul Fundam. elvek (kezdődött el), to- yavl. általánosítás bőséges. megfigyelés és végzett függetlenül a sajátos jellegét szervek alkotó rendszer. Ezért törvények és a kapcsolatok között Phys. mennyiségeket-Eye vezet T. van Univers. Har-p. Indokolás T. laws kapcsolatukat a törvények a mozgás Tsz. h-i, amelyek közül az egyik, mivel a statisztikus fizika épített testet. Ez utóbbi lehetővé teszi, hogy megtalálja és alkalmazhatóságát a T.

Az egyensúlyi és nem egyensúlyi körülmények között.

Yavl egyensúlyt. egy állami izolált rendszer k-Roe elhalad a lejárati egy kellően nagy ideig. Itt az idő. az úgynevezett relaxációs idő, ez függ a természet a szervek vett-ményeit h-Q, és a jellegzetes pa kiindulási egyensúlyi állapotban. Ha a rendszer egyensúlyban van, akkor néhány makroszkopikus egyensúlyban vannak. rész. Állandó ext. ilyen körülmények között nem változik az idővel. Azonban állandóság nem yavl időben. elegendő jellemző egyensúlyi állapotot. Pl. elhelyezett termosztáttal elektromos állomást. lánc egy rum-áram folyik. Lehet változatlan (állandósult) állapotban gyakorlatilag korlátlan. idő, de az állam a nem-egyensúlyi: az áram kíséri visszafordíthatatlan átalakítása villamos energiát. aktuális hővé visszavonták termosztátban, a rendszernek van egy gradiense ráta-ry (lásd. Open Systems).

Az egyensúlyi állapot teljesen jellemzi kisszámú Phys. állapot paramétereit. Az első és legfontosabb a hőmérséklet. egyenlőség értékek a raj minden alkatrész yavl rendszer. szükséges feltétele a termodinamikai. egyensúlyt. (. Megléte ráta-ra - a paraméter közös minden részére a rendszer egyensúlyban, néha egy nulla-T start) állapotban homogén szervek teljesen fix megadásával bármely két a három mennyiség: az arány a T-ry, V térfogata és a p nyomás. Közötti kommunikáció a P, V és T jelentése tulajdonság minden a TV. testek, folyadékok vagy gázok és az úgynevezett. állapotegyenlet. Bonyolultabb esetekben, A funkciók teljes egyensúlyi szükséges és mtsai. Paraméterek (pl. A gázkoncentrációt keverék összetevőinek, a villamos feszültség. Field mágnes. Indukciós).

Váltvaforgató (kvázisztatikus) és irreverzibilis folyamatok. Az átmenet az egyik egyensúlyi állapotból a másikba, a-nek is végbemehet a hatása alatt különböző külső. hatások, a rendszer átmegy folyamatos sorozatát államok, amelyek nem, általában egyensúlyban van. Eljárás megvalósítására, közeledő egyensúlyi állapot szekvenciák, az szükséges, hogy haladt elég lassan (vezetne H, mind T egy T E c k és m). De önmagában a lassúsága a folyamat még nem yavl. kielégítő jelzése az egyensúlyi. Így, a kondenzátor kisütés folyamatot egy nagy ellenállás, vagy fojtás a gáz (lásd Joule -. Thomson hatás) lehet tetszőlegesen lassú, és így lényegében nem-egyensúlyi folyamatok. Egyensúlyi folyamat, ami folyamatos láncot egyensúlyi állapotok yavl. a b p egy T m s m - lehetőség van, hogy egy fordított irányban, és ezáltal a környezetet nem lesz változás. T. adja a teljes összeget. Leírás reverzibilis folyamatok és visszafordíthatatlan folyamatokat hoz létre, csak az határozza meg. egyenlőtlenség és jelzi az áramlás irányát.

Az első főtétele. Két alapvetően eltérő módon változik a rendszer állapotát: az első, amely a rendszer mozog a környező szerv (vagy szervek, mint a rendszer működését), a második - az üzenet fűtőrendszer (vagy érintse meg) állandó helyét környező szervek. Általában az átmenet a rendszer egyik állapotból a másikba jár az üzenet rendszer nyak cerned száma hő DQ és a jutalékrendszer munka DA ext. szerveket. A tapasztalat azt mutatja, hogy ha kellő időben. és con. DQ DA államok és lényegében attól függ az átmenet. Más szóval, ezek a mennyiségek yavl. Har-kami nincs külön rendszer állapotát, és elkötelezett a folyamat. A termodinamika első főtétele kimondja, hogy ha a rendszer megy termodinamikai. ciklus (azaz. e. végül visszatér a kiinduló állapot), akkor az összes hőt közölni a rendszer egy ciklus során, egyenlő az elkötelezett munkát.

ahol dQ - infinitezimális növekménye hő nem, azonban a differenciál SUCCESSION Funkcióban. Ha a rögzített. mennyiség (dV = 0), az összes juttatott hő a test megy növeléséhez int. energia, és ezért különösen a fajhő cy testet a post. összege egyenlő:

A termodinamika második törvénye.

Korlátozó örökmozgó az első fajta, 1. kialakulása T. nem zárja ki annak lehetőségét, hogy a folyamatos gép, hogy az égnek lenne alkalmas arra, átalakítása hasznos munkát szinte minden hőt szolgáltatott rá (pl. N. Örökmozgó a második fajta). Azonban az egész élmény tervezése hő motorok, amelyek már az elején. 19. Rámutatott, hogy a hatékonyságát ezek a gépek (az arány a kapott munkát a hőfogyasztás) mindig sokkal kisebb, mint az egység: néhány, a hő elkerülhetetlenül eloszlik a környezetbe. Franz. tudós Carnot először mutatta (1824), hogy ez valójában egy alapvető jellemzője p, m. e., minden hőerőgép tartalmaznia kell továbbá a fűtőelem (hőtermelő) és a munkaközeg, termodinamikai elkövető. ciklus (pl. gőz), valamint egy hűtőszekrény, amelynek-ru tempó szükségszerűen alacsonyabb, mint a fűtőelem hőmérséklete (lásd. Carnot-ciklus). 2. főtétele általánosítása tetszőleges kimeneti Carnot termodinamikai. lezajló folyamatok a természetben. Clausius R. (1850) adta a 2. felső következő összetétellel: lehetetlen folyamat egy hő-set lenne telt el a szervezetben spontán hidegebb melegebb szervek. Függetlenül attól, hogy Clausius egy kicsit más formában ezt az elvet fejezi ki William Thomson (Lord Kelvin) 1851-ben: lehetetlen, hogy építsenek egy batch gép, minden tevékenységét egy raj csökkentené a Bizottság mechanikusan. Munka és megfelelő hűtésének a termikus tározó. Annak ellenére, hogy a tulajdonságok. Har-p ezt a kijelentést, azt eredményezi, hogy messzemenő összegeket. következményekkel jár. Először is, ez lehetővé teszi, hogy meghatározza a max. hatékonyságának hőerőgép. Ha a készülék alapján működik a Carnot ciklus alatt tartjuk. a kapcsolatot a fűtőelem (T = T1) fogadja a munkaközeget Mennyiség DQ1 hőt, és mások. izoterm. hurkos része érintkezik hűtőszekrényben (T = T2), ez ad hőmennyiség DQ2.Otnoshenie DQ2 / DQ1 kell lennie az azonos minden autó a reverzibilis Carnot-ciklus, y k-ryh ill. T1 és T2 jelentése azonos, és lehet, hogy nem függ a természet a munkafolyadék. Ha ez nem így lenne, akkor az autó nagyobb érték DQ2 / DQ1 kapcsolat lehetne dolgozni az ellenkező irányban (mivel a ciklus reverzibilis), így azt akcióba gép egy kisebb érték arány. Ebben kombinálva. autó hőt a hűtőt a fűtőelem nélkül telt el a munka. Szerint a 2. felső T lehetetlen, ezért DQ2 / DQ1 hozzáállás mindkét gép azonosnak kell lennie. Különösen azt kell egyeznie, mint abban az esetben, ha a munkaközeg yavl. ideális gáz. Itt az arány könnyen megtalálható, és így tovább. Be. kiderül, hogy az összes reverzibilis Carnot-ciklus

Ez a kifejezés az úgynevezett. aránya Carnot. Ennek eredményeként, az összes jármű esetében a reverzibilis Carnot-ciklus hatékonysága maximális, és h jelentése: h = (T1-T2) / T1. Ha visszafordíthatatlan ciklus, a hatásfok kisebb, mint ez az érték. Aránya Carnot megalapozták a has. hőmérséklet skála (lásd. A hőmérsékleti skála). A következménye a 2. Start T. (arányok Carnot) yavl. mivel a létezését az entrópia S funkcióban állapotban. Ha beír egy értéket S, a változás egy raj izoterm. reverzibilis rendszer üzenet száma hővel DQ DQ = D / T, a teljes növekmény S a Carnot-ciklus nulla; A adiabatikus. részletekben ciklus DS = 0 (azaz. a. DQ = 0), és a változások az izotermikus. részletekben kioltják egymást. Teljes entrópia lépésköz egyenlő nullával, és elvégzése önkényes reverzibilis ciklus, hogy a bontással bizonyított ciklus szekvenciát végtelenül vékony Carnot ciklus (alacsony izoterm. Adag). Ezért (például abban az esetben ext. Energy), hogy S yavl entrópia. p-CIÓ rendszer állapotát, azaz. e. variációs S független az átmenet. A koncepció az entrópia, Clausius (1876) adta a legáltalánosabb megfogalmazás a 2. Először, ott T. F-TION rendszer állapota annak entrópia az S, megnöveljük egy raj dS egy reverzibilis hő kommunikációs rendszer egyenlő:

alapján a tényleges (irreverzibilis) adiabatikus. folyamatok DS> 0, azaz a. e., az entrópia növekszik, elérve max. érték egyensúlya. 2. Start T. még nem olyan abszolút. Har-ra, mint 1. top, törik, ha ingadozások.

Kitalálni statisztikai. Nature entrópia (ATS. Fizikus Boltzmann, 1872) vezette az építési termodinamikai. ingadozás elmélet (Einstein, 1910), és a fejlesztés a termodinamika a nem egyensúlyi folyamatok.

Meghatározása entrópia lehetővé teszi számunkra, hogy írjon egy nyom. kifejezéseket a különbségek ext. U energia és entalpia, H = U + pV:

dU = TdS-PDV, dH = TdS + VDP. (4)

Ez azt mutatja, hogy a természetes állapotában független paraméterek F-TIONS U és H yavl. volt. egy pár S, V és S, p. Ha ahelyett, entrópia a Kutch-ve független használt paraméter temp, majd leírja a rendszer sokkal kényelmesebb Helmholtz energiát (izochor-izoterm. Kapacitás) F = U-TS (a változók T és V) és Gibbs energia (izobár-izoterm. potenciális) G = H-TS (a változók T és p). A fix számát h-fi

F-CIÓ kimondja U, H, F, és G nevezzük. termodinamikai potenciálok. rendszer az adott pár független változók. termodinamikai módszer. A potenciális által létrehozott Amer. fizikus George. W. Gibbs 1874-1878 alapuló együttes alkalmazása az 1. és 2. kezdett T., és egy sor fontos termodinamikai. közötti kapcsolatok december nat. St.-rendszered. Így, a használata a függetlenség második kevert származékok érdekében differenciálódás vezet közötti kapcsolat hőkapacitása a poszt. nyomás és a térfogat (cp és cv), coeff. hőtágulási (dV / dt) p és izotermikus. együttható. tömörítési arány (dV / dp) T:

közötti viszonyt tartjuk. és adiabatikus. együttható. összenyomás

és így tovább. n. Az a feltétel, hogy a szigetelő. rendszer egy max egyensúlyi állapotban. entrópia érték azt jelenti, minimális termodinamikai állapotát. potenciál egyensúlyi állapotban van egy tetszőlegesen kicsiny eltérések egyensúlyi állandó. megfelelő értékeket a független változók. Ez vezet jelentős egyenlőtlenségeket (stabilitási körülmények között), különösen

A harmadik főtétele.

Szerint a 2. felső T. entrópia meghatározva diff. kapcsolatban (3). t.

- a tudomány a legáltalánosabb tulajdonságait makroszkopikus hőt. tel. Termodinamikai. megközelítés nem igényel egyszerűsített modell a szóban forgó jelenségeket, ezért T. megállapítások egyetemesek.

A történelem a fejlődés a termodinamika. Limbo T. Science, mint nevéhez Galileo (G. Galilei), a-nek hőmérséklet és bevezette a felépített első eszköz reagáló változás sebessége-ry környezetben (1597). K. Renaldini (S. Renaldini) felajánlotta, hogy diplomás hőmérő referenciapontok. GD Fahrenheit (Fahrenheit GD, 1714), R. Reaumur (R. Reaumur, 1730> és A. Celsius (A. Celsius, 1742) létrehozott egy hőmérsékleti skála szerint ezt az elvet. Ennek eredményeként a munka G. V. Rihmana (1744) által kialakított hő fogalmát.