1. Основные определения и понятия термодинамики

Термодинамика-наука, изучающая законы превращения энергии и особенности процессов этих превращений.

Первое начало термодинамики характеризует собой количественное выражение закона сохранения и превращения энергии: «энергия изолированной системы при всех изменениях происходящих в системе сохраняет постоянную величину».

Второе характеризует качественную сторону и направленность процессов, происходящих в системе. Оно отражает принципы существования абсолютной температуры и энтропии, как функций состояния, и возрастания энтропии изолированной термодинамической системы. «невозможность осуществления полных превращений теплоты в работу».

Третье начало термодинамики(закон Нерста)«при абсолютном нуле температур все равновесные процессы происходят без изменения энтропии».

Метод термодинамики заключается в строгом математическом развитии исходных постулатов и основных законов, полученных на основе обобщения общечеловеческого опыта познания природы и допускающих прямую проверку этих положений во всех областях знаний.

Термодинамическая система

Объектом изучения термодинамики является термодинамическая система. Система - тело или совокупность тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с внешней средой. Закрытая система - сохраняет постоянное количество вещества при всех происходящих в ней изменениях, открытая - нет.

Изолированная система - если между системой и окружающей ее средой нет каких-либо энергетических взаимодействий.

Система, состоящая из одной фазы вещества или веществ, называется гомогенной. Гомогенная система, неподверженная действию гравитационных, электромагнитных и других сил и имеющая во всех своих частях одинаковые свойства, называется однородной.

Система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз), отделенных поверхностью раздела, называется гетерогенной.

Термодинамическая система - система, внутреннее состояние которой определяется значениями определенного количества независимых переменных, которые принято называть параметрами состояния. Если состояние термодинамической системы и ее параметры не изменяются во времени, то говорят, что система находится в равновесном состоянии.

Равновесным состоянием системы называется такое состояние системы, которое может существовать сколь угодно долго при отсутствии внешнего воздействия.

Простейшей термодинамической системой (простым телом) называется равновесная система, физическое состояние которой вполне определяется значениями двух независимых переменных.

2. Параметры состояния и уравнения состояния.

Параметры состояния - физические величины, характеризующие внутреннее состояние термодинамической системы. Параметры состояния термодинамической системы подразделяются на два класса: интенсивные и экстенсивные. Интенсивные свойства не зависят от массы системы, а экстенсивные - пропорциональны массе.

Термодинамическими параметрами состояния называются интенсивные параметры, характеризующие состояние системы.

К простейшим термодинамическим параметрам состояния относятся: удельный объем (), полный объем (V), абсолютное давление () , температура (), плотность.

Связь между параметрами, характеризующими состояние простого тела, называется уравнением состояния F (р, v, T) = 0.

Термодинамические процессы

Изменение состояния системы называется процессом.

Равновесный процесс - это непрерывная последовательность равновесных состояний системы.

Обратимый процесс - равновесный процесс, который допускает возможность возврата этой системы из конечного состояния в исходное путем обратного процесса.

Термодинамическим процессом принято считать обратимый равновесный процесс.

Любой реальный процесс является в большей или меньшей степени неравновесным. Однако, в принципе, эта неравновесность может быть сделана сколь угодной малой в результате уменьшения скорости осуществления процесса. Таким образом, равновесный процесс является предельным случаем неравновесного процесса при стремлении скорости этого процесса к нулю.

Равновесные процессы могут быть изображены графически на диаграммах состояния p-v, р-Т и т. д. Линия, изображающая изменение параметров в процессе, называется кривой процесса. Каждая точка кривой процесса характеризует равновесное состояние системы.

Уравнение термодинамического процесса – уравнение вида .