1.3. Параметры состояния

Величины, характеризующие физическое состояние тела, называются термодинамическими параметрами состояния.

1.Удельный объем - отношение объема V вещества к его массе m:

υ=V/m, [м³/кг]. (1.1)

2.Температура - мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул тела, определяющая степень его нагретости. Чем больше средняя скорость движения молекул, тем выше температура тела (температура пропорциональна скорости движения молекул).

ТД параметром состояниясистемы служиттермодинамическая температура Т, т.е. абсолютная температура. Она всегда положительна, Притемпературеабсолютного нуля (Т=0) тепловые движения прекращаются, и эта температура- начало отсчета абсолютнойтемпературы.

Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ:

p=F/S, [Па=Н/м²], (1.2)

где F- сила ударов; S – площадь стенки.

Внесистемные единицы давления: 1 кгс/см² = 98066,5 Па = 10 м вод. ст. 1 ат (техническая атмосфера) = 1 кгс/см² = 98,1 кПа.

1 атм (физическая атмосфера) = 101,325 кПа = 760 мм рт. ст. 1 ат = 0,968 атм. 1 мм рт.ст. = 133,32 Па. 1 бар = 0,1 МПа = 100 кПа = 10⁵ Па.

Избыточное давление (p_и) - разность между давлением жидкости или газа и давлением окружающей среды(атмосферным давлением).

3. Абсолютное давление (p) - давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления (абсолютного вакуума)- ТД параметр состояния.

Абсолютное давление:

при давлении в сосуде больше атмосферного

p = p_а + p_и; (1.3)

при давлении в сосуде меньше атмосферного

p = p_а - p_в; (1.4)

где p_а - атмосферное давление; p_в - давление вакуума.

При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела однозначно определяется тремя параметрами: удельным объемом υ, температурой Т, давлением p.

Плотность вещества - отношение массы к объему вещества:

ρ=m/V, [кг/м³]. (1.5)

Следовательно,

v=1/ρ; ρ=1/v; v∙ρ=1. (1.6)

1.4. Уравнение состояния и термодинамический процесс

Основные ТД параметры состояния однородного тела (p, v, Т) связаны между собой уравнением состояния

f(p,v,Т)=0. (1.7)

Равновесным состоянием называют состояние тела, при котором во всех точках его объема p, v, Т и все другие физические свойства одинаковы.

Совокупность изменений состояния ТД системы при переходе из одного состояния в другое называется ТД процессом. Если процесс проходит через равновесные состояния, то он называется равновесным. В реальных случаях все процессы неравновесны.

Если при любом ТД процессе изменение параметра состояния не зависит от вида процесса, а определяется начальным и конечным состоянием, то параметр состояния считается функцией состояния. Такими параметрами оказываются внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и др.

Интенсивные параметры не зависят от массы системы (давление, температура).

Аддитивные (экстенсивные) параметры - такие, значения которых пропорциональны массе системы (объем, энергия, энтропия и др.).