1Основные понятия и определения

Тепловое движение - это хаотическое движение микрочастиц (молекул, атомов и др.), из которых состоят все тела. Совокупная кинетическая энергия движущихся микрочастиц составляет энергию теплового движения материи, которая также как и механическая, может передаваться от одной части материи к другой. Совокупность энергии теплового движения всех микрочастиц системы и энергии их взаимодействия составляет внутреннюю энергию системы. Перенос энергии теплового движения происходит при разности температур частей материи в результате их соприкосновения или беспорядочных электромагнитных колебаний.

Передача энергии происходит двумя способами теплотой Q и работой L.

Первый способ передачи энергии реализуется при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергией между молекулами соприкасающихся тел. Поскольку передача энергии этим способом происходит на молекулярном уровне (без видимого движения тел), ее называют микрофизической формой передачи энергии. Количество энергии, преданное этим способом от одного тела к другому, называют количеством теплоты или просто теплотой, а сам способ – передачей энергии в форме теплоты. Количество энергии, полученное телом в форме теплоты называется подведенной (сообщенной) теплотой, а количество энергии, отданное телом – отведенной (отнятой) теплотой.

Второй способ передачи энергии связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом, тело либо должно передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления. В этом случае передача энергии происходит при условии перемещения всего тела или его части в пространстве. Поэтому второй способ будет макрофизической формой передачи энергии. Этот способ называется передачей энергии в форме работы, а количество переданной энергии в процессе – работой.

Если работа L или количество теплоты Q относятся к 1 кг массы материи, то они называются удельными, обозначаются соответственно через l и q и измеряются в Дж/кг.

В общем случае передача энергии и в форме теплоты, и в форме работы может происходить одновременно. При этом, важно отметить, что в различных термодинамических процессах, в зависимости от условий их протекания, количество теплоты и работы будет также различно. Следовательно, теплота и работа являются функциями процесса. Само понятие теплоты и работы связано с протеканием термодинамического процесса. Если процесса нет, то нет ни теплоты, ни работы.

4Термодинамическая система

Обмен энергией в форме теплоты и в форме работы осуществляется между макроскопическими телами, которые принято называть рабочими телами. В технической термодинамике в качестве таковых рассматриваются газы и пары.

Совокупность рабочих тел, обменивающихся энергией и веществом между собой называется термодинамической системой (ТДС). При этом теплообмен может происходить как внутри ТДС, так и с другими телами (внешней средой).

Часть полного запаса энергии термодинамической системы, которая не связана с положением системы в поле внешних сил и движение в виде самой системы относительно внешней среды, называется внутренней энергией термодинамической системы.

ТДС подразделяются на закрытые, открытые, изолированные и адиабатные при чем последние могут быть как открытыми, так и закрытыми.

Открытой ТДС называют систему, которая обменивается веществом с другими системами, а в закрытой ТДС обмен веществом с другими системами отсутствует.

В тех случаях, когда ТДС не обменивается ни энергией, ни веществом с другими системами, она называется изолированной. В адиабатной ТДС не происходит теплообмена с другими системами.

Рабочими телами в ТДС в технической термодинамике наиболее часто служат воздух, водяной пар, аммиак, углекислый газ и многие другие.