1.4. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие.

В любом явлении природы участвует множество различных тел, так или иначе связанных между собой. При термодинамическом изу­чении какого-либо явления в качестве объекта исследования выделяется группа тел или единичное тело, или даже отдельные его части. Объект изучения называется термодинамической системой, а все, что лежит вне его границ, окружающей средой. Термодинамической системой называется совокупность макроскопических тел, обменивающихся энергией как друг с другом, так и с окружающей (внешней) средой.

Простейшим примером термодинамической системы (тела) может служить газ, находящийся в цилиндре с поршнем. К окружающей среде следует отнести цилиндр и поршень, воздух, который окружает их, стены помещения, где находится цилиндр с поршнем, и т. д.

Если термодинамическая система не имеет никаких взаимодейст­вий с окружающей средой, то, ее называют изолированной, или замкну­той системой,

Система, окруженная так называемой адиабатной оболочкой, исклю­чающей теплообмен с окружающей средой, называется теплоизоли­рованной, или адиабатной, системой. Примером теплоизолированной системы является рабочее тело, находящееся в сосуде, стенки которого покрыты идеальной тепловой изоляцией, исключающей теплообмен между рабочим телом и окружающей средой.

Система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и фи­зические свойства, называется физически однородной.

Однородная термодинамическая система (как по составу, так и по физическому строению), внутри которой нет поверхностей раздела, называется гомогенной (например, лед, вода, газы).

Система, состоящая из нескольких макроскопических частей с раз­личными физическими свойствами, отделенных одна от другой види­мыми поверхностями раздела, называется гетерогенной (например, лед и вода, вода и пар и др.).

Гомогенные части системы, отделенные от остальных частей видимыми поверхностями раздела, называются фазами, В зависимости от числа фаз гетерогенные системы называются двухфазными и трехфазными (газообразное, жидкое и твердое состояние). Компонентом термодинамической системы называют всякую химически однородную систему.

Термодинамическое равновесие.

Если состояние всех тел, входящих в термодинамическую систему, длительное время не изменяется, то говорят, что система находится в термодинамическом равновесии.

Если в термодинамической системе, не имеющей теплоизолиро­ванных и абсолютно жестких перегородок, тела или части тел нахо­дятся не в одинаковом состоянии, то по истечении некоторого времени (рано или поздно) в системе наступит состояние устойчивого термоди­намического равновесия.

При термодинамическом равновесии передача теплоты от одних тел системы к другим и механическое перемещение отдельных частей системы относительно друг друга отсутствуют, т. е. имеет место тепло­вое и механическое равновесие.

При термодинамическом равновесии давление и температура всех тел, составляющих систему; будут равны температуре и давлению ок­ружающей среды. С изменением внешних условий окружающей среды будет измениться и состояние системы, и это изменение наблюдается до тех пор, пока не наступит равенство давлений и температур окру­жающей среды и системы, т. е. не наступит устойчивое равновесие.

Без внешнего влияния (самопроизвольно) выйти из состояния рав­новесия система не может.