1.2. Термодинамические параметры

Состояние термодинамической системы считается заданным, если указаны ее химический состав, фазовый состав и значения основных (независимых) термодинамических параметров. К независимым параметрам относятся давление (р), объем (V), температура (Т), масса или количество вещества, указанное в числах молей (п), концентрация, в качестве символа которой часто используют квадратные скобки ( [ ] ). Каждый из указанных параметров кроме температуры может быть измерен непосредственно и, следовательно, каждому из них соответствует определенное численное значение.

Температура - параметр особый, он характеризует степень нагретости тела. Численное значение этого параметра устанавливают из данных о других экспериментально определяемых физических величинах, являющихся функцией температуры. Так, в качестве термометров могут быть использованы устройства, регистрирующие температурные зависимости:

• объемного расширения газов;

• объемного расширения жидкости;

• электрической проводимости;

• термоэлектродвижущей силы и т.д.

Калибровка любого термометра осуществляется по температурам плавления или кипения эталонных веществ. Для умеренных и повышенных температур в качестве реперных точек используют, например, температуры плавления олова (505,118+ 0,015 К), цинка (672,73±0,03 К), серебра (1235,08+0,2 К) и золота (1337,58+0,2 К); для области низких температур -нормальные (т.е. измеренные при внешнем давлении 1 атм) температуры кипения водорода (20,28+0,01 К), неона (27,10+0,01 К), кислорода (90,19±0,01 К). Набор эталонных веществ устанавливается в рамках Международного соглашения. При этом жестко закрепленным стандартом температуры, относительно которого устанавливаются значения всех реперов, является температура плавления воды при давлении, равном давлению ее насыщенного пара (тройная точка воды). Эта температура составляет 298Д6 К (температура плавления воды при давлении 1 атм равна 298,15 К).

Согласно действующей системе единиц (СИ), основные термодинамические параметры задаются в следующих единицах: объем (V) в [м³]; давление (р) в [Па]; количество вещества (п) - [моль]; температура (Т) в [К]; масса в [кг].

У 1. Терминология 15

[p# 16]

В порядке исключения в химической термодинамике разрешено использовать внесистемную единицу давления - нормальную физическую атмосферу (атм), равную 101325 Па.

Состояния термодинамической системы может быть охарактеризовано также с помощью термодинамических величин, являющихся функциями основных параметров. К ним относятся внутренняя энергия (U), энтальпия (Н), энтропия (S), энергия Гиббса (G), энергия Гельмгольца (А)*-.

По характеру зависимости от массы термодинамические свойства и параметры подразделяются на интенсивные, которые не зависят от массы, и экстенсивные, величины которых пропорциональны количеству вещества. К первым относятся температура, давление, плотность, концентрация, химический потенциал ((д). Вторую группу составляют объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, энергия Гельмгольца, теплоемкость. Принципиальная разница между интенсивными и экстенсивными свойствами заключается в том, что при составлении сложной системы первые из них выравниваются, а вторые суммируются.

Обощением изложенного является табл. 1

Таблица 1 Общая характеристика термодинамических параметров и функций

Термодинамические параметры
Независимые или основные: р, Т, V, [ ], m	Функции независимых параметров: U, Н, S, G, А, Ср, Cv
Интенсивные: [],Т,р,р,ц	Экстенсивные: V, U, Н, S, G, А, Ср, Cv
При составлении сложной системы
Интенсивные параметры выравниваются	Экстенсивные параметры суммируются

*^} В физике указанные характеристики состояния системы принято называть термодинамическими величинами. В химической термодинамике их довольно часто называют термодинамическими свойствами, вкладывая в это понятие смысл свойства, охарактеризованного численной величиной. Например: Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник в 2-х томах. Отв. ред. В.П. Глушко, Изд-во АН СССР МЛ 962

16

[p# 17]