Фундаментальное и прикладное значение постулата

Общее начало является основой всей термодинамики и определяет границы ее применимости. Термодинамика не применима к системам с малым числом частиц, в которых существенны флуктуации, а также к системам галактических размеров, где важное значение имеет гравитация. Для таких объектов нулевое начало не выполняется.

Нулевое начало обеспечивает полноту системы постулатов макроскопической теории. Оно является надёжным обоснованием процедуры измерения температуры с помощью термометра.

8.3. Макроскопические процессы

В термодинамически равновесном состоянии ни один параметр системы с течением времени не меняется. Внутри такой системы нет никаких макроскопических движений. Если некоторые параметры изменяются во времени, это значит, что в системе идет процесс. Термодинамический процесс – это переход из одного равновесного термодинамического состояния в другое.

Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное называется релаксацией, а промежуток времени, за который он происходит, называетсявременем релаксации.

Процесс называется равновеснымиликвазистатическим, если все параметры системы изменяются физически бесконечно медленно, при этом промежуточные состояния являются равновесными. Графическое изображение функциональной зависимости любых двух параметров, меняющихся в равновесном процессе, представляют в виде непрерывной линии на диаграммах –,,и др. Неравновесный процесс изобразить на диаграмме в виде непрерывной линии невозможно.

Квазистатические процессы, строго говоря, не существуют в природе. Они являются идеализацией реальных процессов, но к ним можно подойти сколь угодно близко. Многие реальные процессы, например, процессы расширения газов в цилиндрах тепловых машин можно считать приближенно квазистатическими. Заметим, что не всякий медленный процесс является равновесным, например процесс теплопроводности.

Процесс, начало и конец которого совпадают, называется циклическимили просто циклом. Циклические процессы могут быть равновесными и неравновесными. Равновесный цикл на диаграмме процессов изображается замкнутой линией.

Теперь уместно дать определения обратимых и необратимых процессов. обратимый процесс– это процесс, для которого существует хотя бы один способ вернуть систему из конечного состояния в начальное без каких-либо изменений в окружающих внешних телах.

Необратимый процесс– это процесс, для которого невозможен обратный переход из конечного состояния в начальное без изменений в окружающих внешних телах. Например, процессы, происходящие в изолированной системе необратимы. Вернуть систему в исходное состояние можно только, если нарушить её изоляцию.

Обратимые процессы подразделяют на два вида: обратимые в широком смысле слова и обратимые в узком смысле слова. Процесс, для которого возможен обратный переход из конечного состояния в начальное через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе называют обратимым в узком смысле слова. Если систему из конечного состояния можно вернуть в исходное состояние любым способом, то прямой процесс называют обратимым в широком смысле.

Очевидно, что процесс обратимый в узком смысле слова является обратимым и в широком смысле. Всякий квазистатический процесс является обратимым и при том в узком смысле. Верно также и обратное: всякий обратимый в узком смысле процесс является равновесным.

Последние два утверждения постоянно используются в термодинамике. В частности, можно сделать заключение, что всякий квазистатический циклический процесс может происходить как в прямом, так и в обратном направлении.