В качестве термодинамической величины ( параметра состояния ) применяется только абсолютное давление - давление отсчитываемое от абсолютного нуля давления или абсолютного вакуума: Ра = Рм + Рб - давление в сосуде больше атмосферного. Ра = Рб + Рв - при разряжении.
Избыточное давление Рм и разряжение Рв не может быть параметрами состояния, так как их значения зависят от Ро(б).
Температура представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения молекул, то есть Т характеризует среднюю интенсивность движения молекул.
Существует связь между кинетической энергией движения молекул и абсолютной Т идеального газа: mw2/2 = kT/2 ; mw2 = 3kT, где m - масса молекулы; w2 - средняя квадратичная скорость поступательного движения молекулы; Т - абсолютная t; k - постоянная Больцмана @ 1,380662(44) 10-23 Дж/К, k = R/NA , где NA - постоянная Авагадро. Авагадро ( число ) - число структурных элементов ( атомов, молекул и так далее ) в единице количества вещества ( одном моле). NA(1980) = 6,022045(31) 1023 моль-1; Т всегда >0. При Т = 0 приращается движение частиц ® w = 0. Эта предельная температура является началом отсчета для термодинамической t: [T] = k. Возможно и шкала цельсия ( о С) : ТК = 273,15 + t оС, но dT = dt.
Состояние системы равновесно, если нет видимого ( макро-скопического) обмена веществом и энергией между частями системы.
Всякая изолированная система приходит с течением времени к равновесию, которое остается неизменным до тех пор, пока не будет выведена из него внешним воздействием.
Стационарное состояние - параметры остаются неизменными, но имеются потоки энергии или массы через термодинамические системы.
Методы классической термодинамики применимы только для систем, находящихся в равновесных состояниях.
Уравнение состояния. Не все параметры состояния термодинамической системы являются взаимно независимыми. Число независимых параметров всегда равно числу ее термодинамических степеней свободы ( ЧТДСС).
Равновесное состояние вполне определено, если заданы значения двух параметров: P, Т. При этом все остальные значения параметров системы можно рассчитать. Поэтому всегда существует функциональная зависимость, связывающая параметры состояния, принятые в качестве независимых, с другими параметрами системы.
Уравнения, выражающие такую связь, называются уравнением состояния: f (P, u, T) = 0 или Р = f 1(u, T) = 0; u = f2 (P, T) = 0; Т = f3(P, u) = 0.
Пример: Рu = RT уравнение состояния идеального газа, уравнение Клапейрона. ( Р + а/u2 ) (u - в) = RT - уравнение Вандер-Ваальса.
Изменение состояния термодинамической системы в результате взаимодействия ее с окружающей средой - термодинамический процесс ( ТДП).
Различают равновесные и неравновесные термодинамические процессы.
Равновесные - такие процессы в ходе которых происходит лишь бесконечно малые изменения состояния системы от равновесного. При этом термодинамическая система как бы проходит через ряд бесконечно близких равновесных состояний. Изменения в равновесном термодинамическом процессе должны происходить с бесконечно малыми скоростями.
Реальные процессы требуют для своего протекания отклонения от равновесного состояния. Поскольку реальные процессы проходят с конечными скоростями ив системе (в рабочем теле) не успевает устанавливаться равновесное состояние, то процессы эти неравновесны.
Уравнение состояния для неравновесного процесса:
f ( T, P, u, x, t ) = 0,
где х - координата точки, где измеряются параметры Т, Р, u ; t - момент времени, когда эти замеры проводились. То есть уравнение неравновесного состояния определяет мгновенные значения параметров в конкретной точке системы.
Следовательно, реальные процессы только в какой-то мере могут приближаться к равновесным. Вместе с понятиями равновесность и неравновесность в термодинамике существуют понятия “ обратимости “ и “ необратимости”.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.