1. Терминология, основные понятия и определения
1.1. Термодинамическая система
Термодинамической системой называют часть физического пространства, которая обособлена от окружающей среды реальной или воображаемой границей и образована совокупностью тел, находящихся в энергетическом и/или материальном взаимодействии.
Термодинамические системы могут быть классифицированы по ряду признаков и, в частности, по:
наличию или отсутствию в ней подсистем (фаз), разделенных внутренними поверхностями раздела;
числу образующих систему химических индивидуальностей (компонентов);
- характеру взаимодействия с окружающей средой в отношении обмена энергией и массой;
- возможности изменения химического состава или относительных количеств совместно существующих (сосуществующих) подсистем.
1. Терминология 13
[p# 14]
Если термодинамическая система, будучи обособленной от окружающей среды, не содержит никаких внутренних поверхностей раздела, она называется гомогенной. Примером гомогенной системы может быть газ или смесь газов в закрытом сосуде. Если же система включает несколько различных по своим свойствам частей или подсистем, то каждая из них будет отделена от другой поверхностью раздела. Термодинамические системы такого типа называются гетерогенными, а составляющие их части называются фазами. Примером гетерогенной системы может быть система, включающая кристаллы хлорида натрия, насыщенный раствор этой соли в воде и водяной пар, находящийся над раствором соли. Каждая фаза является гомогенной частью гетерогенной системы. Она характеризуется одинаковыми физическими и химическими свойствами в любой области пространства, принадлежащей данной фазе.
По числу образующих систему химических индивидуальностей (компонентов) системы подразделяются на однокомпонентные, двухкомпонентные (бинарные), трехкомпонентные (тройные) и многокомпонентные. Смесь азота и кислорода является примером бинарной системы, воздух - многокомпонентной. Трехфазная композиция «пар насыщенный раствор соли - кристаллы соли» является бинарной системой.
По характеру взаимодействия с окружающей средой различают изолированные, закрытые и открытые системы. В случае изолированных систем исключен обмен с окружающей средой массой и энергией. В закрытых системах возможен обмен энергией, но исключен обмен массой. В открытых системах нет ограничений по массо- и энергообмену с окружающей средой. Примером системы, приближающейся к изолированной, является плотно закрытый сосуд Дьюара (термос), заполненный смесью воды со льдом. К закрытой системе можно отнести тот же сосуд, но без вакуумной изолирующей оболочки. Наконец, открытая система соответствует сосуду без пробки и без теплоизолирующей оболочки.
По возможности изменения химического состава или относительных количеств совместно существующих (сосуществующих) фаз термодинамические системы подразделяются на системы постоянного и переменного составов. Примером систем постоянного состава, в которых отсутствуют изменения химического состава и фазовые превращения, может быть однокомпонентная однофазная система, образованная, скажем, одним молем газообразного гелия.
14
[p# 15]