10.Термодинамический подход. Простейшие термодинамические параметры. Первое начало термодинамики и изопроцессы.

При изучении состояния систем используют термодинамический и статистический подходы.

Термодинамический подход. Систему рассматривают без учета её внутренней структуры. При этом используют понятия и величины, относящиеся к системе в целом. Например, идеальный газ в состоянии равновесия характеризуют объёмом, давлением и температурой (V, P и T). Экспериментально устанавливают связь между этими величинами. Для термодинамического подхода характерно использование термодинамических потенциалов (см. Гл.4) для описания систем, находящихся в равновесном или слабо неравновесном состоянии. Для сильно неравновесных нелинейных систем описание состояния через потенциалы невозможно.

Статистический подход. Динамическое описание системы, содержащей большое число частиц, невозможно. Для изучения макросистем применяют статистические методы, использующие понятия и величины, относящиеся не к отдельным частицам, а к большим совокупностям частиц. Законы поведения совокупностей большого числа частиц, использующие статистические методы, называются статистическими закономерностями. Эти закономерности, как и величины, описывающие состояние системы, зависят от того, в каком состоянии находится система: равновесном или неравновесном.

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ

(термодинамическиепараметры) - физ. величины, характеризующие равновесное состояние термодинамич. <системы: темп-pa, объём, плотность, давление, намагниченность, электрич. <поляризация и др. Различают экстенсивные П. с., пропорциональные объёму(или массе) системы ( внутренняя энергия U, энтропия S, энтальпия Н, Гельмголъцаэнергия, или свободная энергия F, Гиббса энергия G), и интенсивныеП. с., не зависящие от массы системы (темп-pa Т, давление Р,концептрация с, хим. Потенциал мю).В состоянии термодинамич. равновесия П. с. не зависят от времени и пространств. <координат. В неравновесном (квазиравновесном) состоянии П. с. могут зависетьот координат и времени. Термодииамич. состояние определяется заданиемсовокупности независимых П. с. Однако не все П. с. являются независимыми. Уравнениесостояния выражает зависимые П. с. через независимые; напр., давлениеявляется ф-цией темп-ры и объёма Р = P(V, Т). Объём является внешнимП. с., т. к. определяется положением внеш. тел (стенки сосуда, положениепоршня). Темп-pa зависит только от внутр. состояния системы и наз. внутреннимП. с. В общем случае Р= Р(а₁,..., а _п, Т), где а _i - внеш. П. с. Элементарная работа термодинамич. системы определяется П. с., напр. для жидкости или газа = PdV, а в общем случае где Х _i = Х _i (а₁,..., а _п, Т) - обобщённые силы, являющиеся также П. с. Каждому набору независимыхП. с. соответствуют определ. потенциалы термодинамические (характеристическиефункции), определяющие все термодинамич. свойства системы и зависящиелишь от выбранных параметров; напр., внутр. энергия U = U(V, S), энтропия S = S(V, U), энтальпия H = Н(Р, S), энергия Гельмгольца(свободная энергия F = F(V, Т), энергия Гиббса G= G(P,T, N), N - число частиц. Для многокомпонентных систем нужно учитыватьещё дополнит. П. с.: концентрации компонент с _i или иххим. потенциалы .Для многофазных систем каждая фаза описывается своим парциальным термодинамич.

1 начало термодинамики Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. .