Механічна робота l виконується в тому випадку, коли на тіло масою m діє сила f на проміжку шляху s з прискоренням а:

L = F·S, [Н·м]; [Дж]. (1.1)

L = ma·S, [кг·м/с²·м] = [Н·м] = [Дж].

ІІ. Теплота – кількісна міра енергії, якою обмінюються тіла при теплообмінному процесі – Q [Дж.]. Це найважливіше поняття термодинаміки.

По своїй суті поняття теплоти близьке до поняття роботи. Робота і теплота - це форми передачі енергії. Тому немає змісту говорити, що тіло володіє яким-небудь запасом теплоти чи роботи. Можна лише констатувати, що до тіла підведена, чи від нього відведена певна кількість теплоти, чи певна кількість роботи.

Різниця між теплотою та роботою полягає в тому, що вони є різними формами передачі енергії.

Теплота являє собою таку форму передачі енергії, яка визначається або безпосереднім контактом між тілами (теплопровідність, конвекція), або променевим перенесенням енергії.

Робота являє собою інший механізм перенесення енергії. У випадку механічної роботи обов’язково буде мати місце зміна об’єму тіла.

ІІІ. Передача енергії у вигляді речовини можлива тоді, коли тіло (ТДС) має проникну границю, через яку речовина може переміщатись з одного тіла в інше, тобто це масообмінний процес.

В залежності від того, яку ТДС ми розглядаємо, енергія може передаватися якимось одним способом або декількома.

Система – та частина реального світу, яку ми виділяємо для спостереження та вивчення. Все те, що знаходиться за межами границі спостереження називається оточуючим (навколишнім) середовищем (НС).

Границя системи – уявна замкнута лінія, яка відмежовує систему від НС. Вона може мати різні властивості:

• бути пружною або жорсткою;

• бути проникною або непроникною для речовин;

• бути теплоізольованою або ідеально проводити теплоту.

Система називається відкритою, якщо в ній можливі всі три способи передачі енергії (обмін роботою, теплотою, речовиною).

Система ізольована – якщо вона не може енергетично взаємодіяти з іншими ТДС, або з НС (тобто не обмінюються роботою, теплотою, речовиною).

Система адіабатична ізольована - якщо не може обмінюватися теплотою з іншими ТДС.

Термодинамічна система (ТДС) – сукупність матеріальних тіл, які знаходяться у взаємодії між собою або з НС.

Робоче тіло - речовина в газоподібному, рідкому або плазмовому стані при допомозі якої проходить перетворення будь-якої енергії для отримання механічної роботи, холоду, теплоти.

У ТДС (системі) робочим тілом може бути повітря, вода, водяна пара, аміак, фреон і т.д.

2. Параметри стану

Термодинамічним станом системи або робочого тіла називається сукупність фізичних властивостей, які характерні тільки для даної системи чи робочого тіла. Фізичні умови, які однозначно характеризують стан ТДС чи робочого тіла в даний момент часу, називаються параметрами стану.

Стан робочого тіла або системи характеризується величинами, які називаються термодинамічними параметрами стану. До них відноситься температура Т, тиск р, питомий об’єм v, внутрішня енергія U, ентальпія I та ентропія S. Перші три – Т, v, р – називаються основними параметрами. За одиницю температури Т приймають 1 К, питомого об’єму v – об’єм 1кг маси речовини (м³/кг) та тиску р = 1 Па, причому 1 Па=1 Н/м²=0,102 кг/м²=0.102 мм. вод. ст. при температурі 277 К.

Макроскопічні величини, які визначають фізичні властивості системи (робочого тіла) в даний момент часу називаються термодинамічними параметрами (ТДП). Основними (незалежними) ТДП стану є ті параметри, за допомогою яких можна повністю описати стан тіла (ТДС) і через які можна виразити всі інші параметри. До основних ТДП стану відноситься абсолютна температура Т, абсолютний тиск р, питомий об’єм v (або густина ), які називаються термічними параметрами стану, а залежність f(p,v,T)=0 – термічним рівнянням стану.

До ТДП стану відносять також внутрішню енергія U, ентальпію I та ентропію S, які називаються калоричними параметрами стану.

Температура характеризує тепловий стан тіла і визначає напрям самовільного переходу теплоти між тілами, що мають різну температуру. Вимірюється в різних температурних шкалах – Цельсія, Кельвіна, Ренкіна та ін. Абсолютний тиск – це сила, що діє по нормалі до поверхні тіла і віднесена до одиниці площі цієї поверхні. Для вимірювання тиску використовуються різні одиниці: Паскаль (Па), атмосфера та ін.

Питомий об'єм речовини – це об'єм, який займає одиниця маси речовини. Питомий об'єм v зв'язаний з масою тіла G та його об'ємом V наступним очевидним співвідношенням:

V

v = –––––– .

G

Питомий об'єм речовини зазвичай вимірюється в м³/кг або в см³/г.

Густина:

G 1

ρ = –––––– = –––––,

V v

вимірюється в кг/м³ або г/см³.

У випадку однорідного тіла у ролі незалежних параметрів стану можна вибрати довільних два термічних параметрів стану: p-v, p-T, v-T. Всі інші будуть представлені як функції незалежних. Наприклад: для водяної пари, стан якої характеризується двома незалежними параметрами р і Т, можливе тільки одне конкретне значення параметра v , тобто v = f(p,T), p = f(T, v), T = f(p, v) – рівняння стану. Зв’язок між параметрами стану може бути представлений також в системах координат – на p-v -діаграмі, T-s-діаграмі, lgp-i – діаграмі, тобто в плоских системах координат.

Властивості (параметри) речовини можуть бути інтенсивними та екстенсивними. Інтенсивними називаються властивості, які не залежать від кількості речовини в системі (тиск, температура та деякі інші).

Властивості, які залежать від кількості речовини, називаються екстенсивними. Прикладом екстенсивних властивостей є об’єм, який змінюється в даних умовах пропорційно до кількості речовини: об’єм 10 кг речовини буде в 10 разів більшим, ніж об`єм 1 кг.

Питомі, тобто віднесені до одиниці кількості речовини, екстенсивні властивості набувають змісту інтенсивних властивостей. Так, наприклад, питомий об`єм, питома теплоємність і т.д. розглядаються як інтенсивні властивості. Інтенсивні властивості, які визначають стан тіла або групи тіл тобто ТДС (термодинамічної системи), називаються термодинамічними параметрами стану робочого тіла (системи). Найпоширенішими ТДПС є Т, р, v (або ).