Понятия и определения термодинамики
Понятия и определения термодинамикиТехническая термодинамика. Основные понятия и определения
=== Скачать файл ===
В природе существуют различные формы движения материи: Так, механическая форма движения состоит в изменении пространственного расположения макроскопических тел, а тепловая форма движения представляет собой хаотическое механическое движение большой совокупности микрочастиц, составляющих макроскопические тела. При передаче движения от одних тел к другим уменьшение движения рассматриваемой формы в одном теле сопровождается эквивалентным увеличением движения той же или иной формы в другом теле в соответствии с принципами сохранения и превращения движения. В случае изменения формы движения наблюдается их количественная эквивалентность. Количественной мерой для всех форм движения материи, способных превращаться одна в другую, является энергия. В природе существует множество видов энергии: При передаче движения материи с превращением его форм энергия не может быть ни уничтожена, ни создана. Передача движения и энергии от одних тел к другим телам происходит в результате взаимодействия этих тел. Современная физика различает четыре основных вида взаимодействия между элементарными частицами:. На микроскопическом уровне проявляются лишь электромагнитные взаимодействия, которые имеют разнообразные проявления для различных макропроцессов. Так, если явления упругости связаны с взаимодействием между одноименно заряженными электронными оболочками соседних атомов твердого тела, то электромагнитное излучение нагретого тела связано с электромагнитным взаимодействием между ядрами и электронными оболочками. Что касается химических реакций, то они связаны с электромагнитным взаимодействием ядер и электронных оболочек различных химических элементов, участвующих в реакции. Все виды термодинамического взаимодействия все способы обмена энергией можно свести к двум принципиально различным способам: Работа — это передача энергии в результате макроскопического, упорядоченного, организованного, направленного движения тел. Количество передаваемой при этом энергии называют работой или работой процесса. Работа является функцией процесса, так как зависит от пути, по которому шел процесс. Это макроскопическая форма передачи энергии. Теплообмен — это передача энергии под воздействием хаотического, теплового движения микрочастиц, составляющих макроскопические тела, при наличии разности температур соприкасающихся тел. В этом случае количество передаваемой энергии называют теплотой или теплотой процесса. Теплота является функцией процесса, так как зависит от пути процесса. Теплота — это микроскопическая форма передачи энергии. Надо иметь в виду, что работа и теплота не являются энергией или ее видом, а является лишь двумя способами передачи энергии, двумя способами обмена энергией. Они могут вызывать во взаимодействующих телах изменение движения материи любой формы. Термодинамической системой ТС называется совокупность тел, обменивающихся между собой и окружающей средой энергией и веществом. Объектом изучения может быть вещество - термодинамическое рабочее тело ТРТ , как частный случай ТС, или совокупность тел, состоящая из источника тепла, холодильника, ТРТ и аккумулятора работы и составляющая ТС. На границе ТС и окружающей среды происходит взаимодействие между ТС и окружающей средой, которое заключается в передаче энергии и вещества в ТС и из нее. Число воздействующих на ТС сил определяется числом степеней свободы ТС-N. Примером такой ТС может служить рабочее тело в цилиндре поршневого двигателя. В зависимости от характера взаимодействия между ТС и окружающей средой, то есть в зависимости от свойств границы между ТС и окружающей средой различают:. В термодинамике обычно рассматриваются неподвижные макроскопические ТС в системе координат, связанной с центром масс ТС. Чистое вещество — это вещество, состоящее из одинаковых структурных частиц, то есть из частиц одинакового вида. При этом под частицами понимаются молекулы, атомы, положительные или отрицательные ионы, электроны. Индивидуальным веществом называется чистое вещество в определенном фазовом состоянии. Например, С графит , С алмаз , С газ. Тела могут находиться в ТС в различных агрегатных состояниях: Плазма с точки зрения термодинамики — это ионизированный газ со специфическими свойствами. Пар — это газ, контактирующий со своей конденсированной фазой, и деление на пар и газ является условным. Примеры обозначения агрегатного состояния: Фаза — это гомогенная часть гетерогенной ТС, ограниченная поверхностью раздела. Гетерогенная ТС — это ТС, состоящая из двух и более фаз. Гомогенная ТС — это ТС, между любыми частями которой нет поверхностей раздела. Гомогенная ТС, во всех частях которой свойства системы одинаковые, называется однородной ТС. Многокомпонентрая ТС — это ТС, состоящая из двух и более индивидуальных веществ компонентов ТС. Такими ТС являются растворы, сплавы и смеси. Если в фазе находится несколько газообразных веществ, то это газовая смесь. Состояние рассматриваемой ТС определяется совокупностью физических величин, характеризующих данную ТС. По изменениям этих величин можно проследить за изменениями в ТС при ее взаимодействии с окружающей средой. Состояние ТС является равновесным, если в ТС наблюдается равномерное распределение физических величин. Так, для простой ТС во всех ее точках должны быть одинаковыми температура и давление. Если в ТС идут процессы выравнивания неравномерностей физических величин, то состояние системы является неравновесным. Состояние ТС изменяется в результате обмена энергией и массой между ТС и окружающей средой. Параметрами и функциями состояния ТС называют физические величины, значения которых не зависят от пути, по которому ТС пришла в данное состояние, то есть от предыстории ТС. К параметрам состояния относятся величины, которые имеют простую физическую природу и могут быть непосредственно измерены: Эти параметры выражают интенсивные свойства. Функции состояния имеют сложную физическую природу и не могут быть непосредственно измерены. На ТС при взаимодействии ее с окружающей средой действуют термодинамические силы, которые называются потенциалами термодинамических воздействий или обобщенными силами. К ним относятся механические силы: Каждой обобщенной силе соответствует обобщенная координата. Обобщенными координатами называются параметры состояния, изменяющиеся при наличии взаимодействия данного рода. Так для простой ТС обобщенной силе — давлению р соответствует обобщенная координата — объем v , поскольку перемещение поршня приводит к изменению объема ТС. Различие значений обобщенной силы на границе между ТС и окружающей средой приводит к взаимодействию данного рода, то есть к передаче энергии в данной форме. Это необходимое условие возникновения в ТС различных процессов: Все физические величины, характеризирующие ТС, подразделяются на независимые, которые задаются, и зависимые, которые вычисляются через известные параметры, а также на калорические и термические, интенсивные и экстенсивные, полные и относительные. Калорические величины — это величины, которые выражаются в единицах энергии. Термические величины — это величины, чей физический смысл не связан непосредственно с понятием энергии. Параметры, не зависящие от количества вещества ТС, выражают интенсивные свойства ТС. Абсолютная термодинамическая шкала температур определяется с помощью тройной точки воды в качестве реперной точки со значением ,15К, а нижней границей шкалы служит абсолютный нуль температур. Эмпирической температурой называется мера отклонения тела от состояния теплового равновесия с тающим льдом, находящимся под давлением в 1 физическую атмосферу. Измеряется эта температура термометрами: На термометре наносят исходные опорные точки-реперы, отвечающие устойчивым тепловым состоянием: Эмпирическая шкала температур Фаренгейта имеет реперную точку при температуре тающей смеси равных долей льда и нашатырного спирта, которая принимается за 0 0 F. Эта точка лежит на 32 0 Fниже 0 0 С, а интервал от 0 0 С до 0 С соответствует 0 F. Таким образом, шкала Цельсия связана со шкалой Фаренгейта формулой:. Цена деления шкалы Реомюра больше, чем шкалы Цельсия, так как интервал от 0 0 С до 0 С разбит на 80 частей. Давление газа р численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности и направленной по нормали к стенкам оболочки, в которой заключен газ. Связь с другими системами единиц:. К параметрам, выражающим интенсивные свойства ТС относятся также напряженности электрического и магнитного полей и др. Экстенсивными или аддитивными суммируемыми называются величины, значения которых пропорциональны количеству вещества ТС. Будем их обозначать прописными заглавными буквами. Эти величины называются также полными для m кг ТС. Если ТС состоит из отдельных частей, то значение экстенсивной величины для ТС равно сумме значений этой величины для всех частей ТС. Удельные величины, отнесенные к 1 кг вещества. Молярные величины, отнесенные к 1 молю вещества. Молем газа называется количество газа, весящего столько граммов, сколько единиц в относительной молекулярной массе М:. В соответствии с законом Авагадро в равных объемах разных газов при одинаковых давлении и температуре содержится равное число молекул. Массы молей разных газов различны, но их молярные объемы при одинаковых физических условиях одинаковы, то есть не зависят от природы газа. М — величина безразмерная и приводится в таблицах для каждого индивидуального вещества в справочниках. Термодинамическим процессом называется изменение состояния ТС в результате ее взаимодействия с окружающей средой. Термодинамические процессы могут быть равновесными и неравновесными. Непрерывная последовательность равновесных состояний образует равновесный процесс, при котором отсутствуют потери энергии на трение, завихрение, излучение и др. Равновесный процесс можно изобразить на координатной плоскости в p - V координатах графически в виде плавно сменяющихся равновесных состояний. При расширении газа процесс идет с увеличением объема ТС. При этом ТС совершает работу. Процесс, идущий с уменьшением объема ТС, называется процессом сжатия. В термодинамике большое применение получили частные случаи термодинамических процессов: Круговой процесс цикл — это процесс, при котором ТС, претерпев ряд изменений, возвращается в исходное состояние. Прямой цикл — цикл тепловых двигателей, идущий в p - V координатах по часовой стрелке линия расширения лежит выше линии сжатия. Обратный цикл — цикл холодильных установок и машин-орудий, идущий в p - V координатах против часовой стрелки линия расширения лежит ниже линии сжатия. Процессы могут быть обратимыми и необратимыми. При обратимом процессе ТС, пройдя ряд состояний, может вернуться в начальное состояние через те же промежуточные состояния. При этом в ТС и окружающей среде не происходит никаких изменений. При этом процесс является равновесным, то есть отсутствуют потери энергии на трение, теплообмен и др. Все реальные процессы являются неравновесными и необратимыми и могут рассматриваться как равновесные и обратимые только в рамках некоторой идеализации, в рамках определенных допущений. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Способы задания состава смеси. Соотношения для смесей идеальных газов. Уравнение первого закона термодинамики для сложной открытой системы в общем виде. Сущность второго закона термодинамики. Математическое выражение 2-го закона термодинамики. Максимальная и минимальная работы процесса. Условия равновесия термодинамической системы. Зависимости тепловых эффектов хр от температуры. Основные понятия и определения термодинамики Формы движения материи, виды энергии, работа и теплообмен В природе существуют различные формы движения материи: Современная физика различает четыре основных вида взаимодействия между элементарными частицами: Различают следующие виды работ: Термодинамическая система Термодинамической системой ТС называется совокупность тел, обменивающихся между собой и окружающей средой энергией и веществом. В зависимости от характера взаимодействия между ТС и окружающей средой, то есть в зависимости от свойств границы между ТС и окружающей средой различают: Агрегатные состояния Под веществом понимается материя, обладающая массой покоя. Фаза, содержащая одно вещество, называется чистой фазой. Конденсированная ТС — это ТС, состоящая только из твердых и жидких фаз. Параметры и функции состояния. Таким образом, шкала Цельсия связана со шкалой Фаренгейта формулой: Связь с другими системами единиц: Плотность — масса единицы объема рабочего тела, или массовая концентрация: Для гомогенной, однородной ТС удобно использовать относительные величины: Молем газа называется количество газа, весящего столько граммов, сколько единиц в относительной молекулярной массе М: Для характеристики масс частиц вещества будем использовать величины: Молекулярная масса — масса одной структурной частицы — m 1 , кг. Термодинамические процессы и их классификация Термодинамическим процессом называется изменение состояния ТС в результате ее взаимодействия с окружающей средой. При этом ТС совершает работу , Дж.
Удалить пустые папки в виндовс 7
В структуре городской преступности первое место занимают
Поршневые кольца каталог размеров
Глава 1. Основные понятия и определения термодинамики
Как красиво фотографировать вещи
Технониколь как правильно крыть крышу
Основные понятия и определения термодинамики
Основа под макияж фейс контроль
Как сделать домашние конфетысвоими руками
Стихи с днем рождения одногруппнице
Термодинамика
Карта водителя естр где заказать