Теоретические сведения.

I. Основные понятия.

Термодинамика – раздел физики, рассматривающий тела, между которыми возможен обмен энергией (термодинамические системы), без учета микроскопического строения тел, составляющих систему.

Предмет термодинамики – макросистемы (термодинамические системы) – системы, состоящие из большого числа частиц любой природы (молекул, атомов, электронов и др.).

Метод термодинамики – феноменологический, т.е. изучает внешние стороны явления, не вскрывая его механизм на микроскопическом уровне; дедуктивный – применение к частным случаям общих положений (законов), полученных в результате обобщения огромного экспериментального материала.

Термодинамическая система – совокупность материальных объектов (тел), ограниченная в той или иной степени от окружающих тел.

Открытая система – система, обменивающаяся с окружающей средой веществом и энергией.

Закрытая система – система, обменивающаяся с окружающей средой только энергией.

Изолированная система – система, не обменивающаяся с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

Параметры системы – величины, характеризующие состояние системы. Интенсивные параметры – те, которые зависят от массы или числа частиц в системе (иначе говоря от размеров системы). Например: температура, давление и др.. Экстенсивные параметры – параметры пропорциональные интенсивным (например, объем, энергия, энтропия и др.).

Работа – мера изменения энергии.

Энергия – физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу.

Количество теплоты – изменение энергии в процессе теплопередачи.

Теплоемкость – количество теплоты (энергии), которое нужно подвести к телу или отнять от него для изменения температуры на 1 К.

Температура (в термодинамике) – физическая величина, характеризующая тепловое равновесие термодинамических систем. Статистическая физика утверждает, что температура является мерой средней кинетической энергии теплового движения молекул. Температурный гомеостазис – поддержание постоянства температуры.

Удельная теплоемкость – теплоемкость единицы массы тела или количество теплоты (энергии), которое нужно подвести к единице массы тела или отнять от него для изменения температуры на 1 К.

Внутренняя энергия системы – совокупность энергий теплового движения и взаимодействия частиц, химической и ядерной.

Свободная энергия – та часть внутренней энергии системы, которая может в принципе использована для совершения работы.

Связанная энергия - та часть внутренней энергии системы, которая даже в принципе не может быть использована для совершения работы.

Диссипация (рассеяние) свободной энергии – та часть свободной энергии, которая преобразована не в работу, а превращается в тепло.

II. Основные законы термодинамики.

1.Первое начало термодинамики.

Первое начало говорит о возможности протекания процесса.

Теплота Q, подведенная к системе, идет на изменение внутренней энергии системы ΔU и совершение системой работы A.

Q = ΔU + A (1)

Первое начало в дифференциальной форме:

δQ = dU +δ A (2)

δQ, δA –зависят от вида процесса и не являются полными дифференциалами;

dU – зависит только от начального и конечного состояния и является полным дифференциалом.

Q>0 и δQ>0, если теплота подводится к системе, А >0, если работа совершается самой системой.