1.1 Основные понятия и определения в термодинамике.

Термодинамическая система– это реально или мысленно отделенная от всего окружающего (внешней среды) группа тел или тело, которые могут энергетическивзаимодействовать между собой или с другими телами и обмениваться с ними веществом.

Системой может быть газ в цилиндре, раствор реагентов, кристалл вещества. Как видно из определения система должна содержать достаточно большое число частиц (атомов, молекул, электронов), что бы к ней были применены такие понятия термодинамики, как теплота, температура, давление.

Часть системы с присущим ей химическим составом и макроскопическими свойствами называется фазой. Фазы отделены друг от друга физическими поверхностями, при переходе через которые свойства редко меняются. Например: вода – лед.

Если система состоит из одной фазы, то она называется гомогенной.Много фазная система являетсягетерогенной.Вещества, входящие в состав фаз, называютсякомпонентами.

Система может по-разному взаимодействовать с внешней средой.

Термодинамическая система, которая обменивается энергией, но не допускает обмена массы с окружающей средой, называется закрытой.

Система, которая может обмениваться энергией и массой с окружающей средой, называется открытой.

Система, лишенная возможности обмениваться с окружающей средой как массой, так и энергией, называется изолированной.В изолированной системе с течением времени прекращаются всякие макроскопические изменения и значение любой физической величины в каждой точке системы остается постоянным.

Такое состояние изолированной системы называется равновесным.

Между частями термодинамической системы, находящейся в равновесном состоянии, отсутствует макроскопический перенос энергии. Равновесное состояние не может изменяться само собой, без внешних воздействий на систему. Состояние системы, которое остается неизменным во времени только благодаря некоторым изменениям в окружающей среде, называется стационарным.

Термодинамические параметры– физические и химические свойства (объем, давление, температура, химический состав) определяющие состояние системы. Среди свойств системы различаютэкстенсивные, зависящие от количества вещества, например объем и не зависящие от количества вещества –интенсивные. Экстенсивные величины, отнесенные к единице количества вещества, называются удельными. Удельные экстенсивные величины являются интенсивными величинами. Например: температура, концентрация и т.д.

Параметры состояния, поддающиеся непосредственному измерению, принято считать основными.

Между свойствами существует функциональная связь. Уравнение связывающее основные свойства системы, называют уравнением состояния; в общем виде его записывают так:

f = (p,v,Т) = 0 (1.1)

Наиболее простым уравнением состояния является уравнение состояния идеального газа.

Pv= RТ или дляv молей

Pv=vRТ (уравнение Менделеева-Клапейрона) (1.2)

Где, R = Дж/мольК –универсальная газовая постоянная.

Газовая постоянная равна работе, производимой газом при изобарическом нагревании на 1⁰. Некоторые свойства системы определяются как функции основных параметров и называются функциями состояния. Их изменения в каком-нибудь процессе зависят только от начального и конечного состояния и не зависят от пути перехода. Для них конечное изменение_Δx=x₂-x₁, где x₁ – значение данного свойства в начале процесса и x₂в конце.

К таким параметрам (функциям состояния) относятся внутренняя энергия – U, энтальпия – Н, энтропия – S, энергия Гельмгольца – F, энергия Гиббса – G.