ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамические параметры состояния системы из "Физическая и коллоидная химия" Состояние системы может быть определено совокупностью ее свойств. Все величины, характеризующие какое-либо макроскопическое свойство рассматриваемой системы, называются термодинамическими параметрами. Опытом установлено, что для однозначной характеристики данной системы необходимо использовать некоторое число определенных параметров. Такие параметры называются независимыми параметрами. Остальные параметры рассматриваются как функции независимых параметров. [c.52] Независимыми термодинамическими параметрами чаще всего выбирают параметры, поддающиеся непосредственному измерению, например температуру, давление, молярный или удельный объем, концентрацию и т. д. [c.52] Температура — один из важнейших термодинамических параметров, который характеризует тепловое состояние данного тела или системы. Экспериментально установлено, что при соприкосновении двух тел с разной температурой теплота переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. [c.52] Теплота, количество теплоты — энергетическая характеристика процесса теплообмена, измеряемая количеством энергии, которое получает или отдает в этом процессе тело или система. [c.52] Единицей температуры является кельвин (К), измеряемый по термодинамической температурной шкале. В 1954 г. X Генеральная конференция установила термодинамическую шкалу с одной реперной точкой — тройной точкой воды, температура которой принята 273,16 К (точно), что соответствует 0,01°С, так как в шкале Цельсия отсчет ведется от точки таяния льда. Поэтому соотношение между температурами по шкале Цельсия и абсолютной термодинамической температурной шкалой следующее Т К=/°С + 273,15 К. [c.52] Для описания системы не обязательно требуются знания всех параметров системы, если они зависят друг от друга. [c.53] Различают интенсивные параметры (или факторы интенсивности) и экстенсивные (или факторы емкости). Интенсивными называют такие параметры и определяемые ими свойства, величина которых не зависит от массы, например температура, давление. Они могут иметь одно и то же значение во всей системе или изменяться от точки к точке величины этих свойств не аддитивны. Интенсивные свойства — это специфические свойства системы в данном состоянии. Поэтому их часто используют в качестве независимых термодинамических параметров. [c.53] Экстенсивными называют такие свойства, величина которых пропорциональна массе и обладает свойствами аддитивности. К числу экстенсивных свойств можно отнести такие параметры, как объем системы, ее массу или количество вещества (молей) и т. д. [c.53] Система находится в состоянии термодинамического равновесия, если значения параметров одинаковы в любой точке системы и остаются одинаковыми во времени. [c.53] Когда температура, давление и состав системы соответственно одинаковы во всех точках системы и постоянны во времени, то одновременно осуществляются тепловое, механическое и химическое равновесия. [c.53] Если изменить значение, по крайней мере, одного из параметров системы в состоянии равновесия, то система претерпевает превращение и достигает другого состояния равновесия, характеризуемого другими значениями параметров состояния. [c.54] Превращение называется обратимым, когда система бесконечно медленно переходит из одного состояния равновесия в другое через непрерывный ряд промежуточных равновесных состояний. Между двумя соседними состояниями равновесия параметры состояния изменяются на бесконечно малое значение, и поэтому можно вернуть систему в предыдущее состояние равновесия бесконечно малым изменением параметров состояния. При этом в каждый момент времени параметры состояния системы отличаются от параметров внешней среды (например, давление) лишь на бесконечно малое значение. [c.54] Обратимое превращение — идеальный случай, неосуществимый на практике, поскольку продолжительность такого превращения должна быть бесконечно большой. Поэтому в качестве обратимых рассматривают процессы, происходящие в конечное время через непрерывный ряд равновесных состояний, очень близких друг к другу. [c.54] Когда в результате протекания процессов в прямом и обратном направлениях в системе или в окружающей среде останутся неисчезающие изменения, то процесс называется необратимым. Такой процесс возможно реализовать в обратном направлении только с применением внешних воздействий, как правило, оставляющих изменения в системе или среде. Например, если масса газа, содержащегося в закрытом цилиндре, подвергается обратному превращению при движении поршня, то при этом внешнее давление, которое равно для каждого состояния равновесия внутреннему давлению, изменяется очень медленно. Каждое положение поршня соответствует состоянию равновесия. Если же, наоборот, быстро переместить поршень, приложив большую силу, то давление газа изменится быстро оно будет неодинаково во всех точках системы в течение этого процесса, который называется необратимым превращением. [c.54] Необратимые процессы обычно идут самопроизвольно и только в одном направлении — в сторону приближения к равновесному состоянию — и прекращаются, когда такое состояние будет достигнуто. Например, переход теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, кристаллизация переохлажденной жидкости или испарение перегретой жидкости, взаимная диффузия газов или жидкостей. [c.54] Энергия (греч. спёгде1а — действие, деятельность) — общая качественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. [c.55] По определению М. Планка, энергия есть измеренная в единицах механической работы величина всех действий (механический эквивалент), которые материальная система производит в своем внешнем окружении, когда она любым образом переходит из некоторого определенного состояния в произвольно фиксированное нулевое или стандартное состояние, имеет однозначное значение и является, следовательно, независимой от способа перехода. [c.55] Энергия является неотъемлемым свойством системы. Различают кинетическую энергию, или энергию движения, и потенциальную, или энергию положения и взаимодействия частиц системы. Разность потенциальных энергий двух состояний системы равна работе гравитационных, упругих, электростатических или других сил, взятой со знаком минус. Следовательно, физический смысл понятия работы имеет только разность потенциальных энергий двух состояний или двух уровней системы. [c.55] Работа в системе может совершаться за счет изменения энергии, содержащейся внутри данной системы, т. е. так называемой внутренней энергии. [c.55] Внутренняя энергия вещества представляет собой его полную энергию, которая суммируется из кинетической и потенциальной энергий, составляющих вещество атомов и молекул, а также элементарных частиц, образующих атомы и молекулы. Она включает 1) энергию поступательного, вращательного и колебательного движения всех частиц 2) потенциальную энергию взаимодействия (притяжения и отталкивания) между ними 3) внутримолекулярную химическую энергию 4) внутриатомную энергию 5) внутриядерную энергию 6) гравитационную энергию 7) лучистую энергию, заполняющую пространство, занятое телом, и обеспечивающую внутри тела тепловое равновесие между отдельными его участками. Внутренняя энергия не включает потенциальную энергию, обусловленную положением системы в пространство, и кинетическую энергию движения системы как целого. [c.55] Вернуться к основной статье