Termodinamični parametri - kaj je to? Parametri stanja termodinamičnega sistema

Med fiziki in predstavniki drugih ved je že dolgo časa opisoval, kaj opazujejo pri svojih eksperimentih. Pomanjkanje skupnega mnenja in prisotnost velikega števila izrazov, "vzetih z zgornje meje", je povzročilo zmedo in nesporazume med sodelavci. Sčasoma je vsak odsek fizike pridobil svoje ugotovljene definicije in merske enote. Torej so bili termodinamični parametri, ki pojasnjujejo večino makroskopskih sprememb v sistemu.

Opredelitev

Parametri stanja ali termodinamičnih parametrov so niz fizičnih količin, ki lahko kolektivno in posamično dajo značilnost opazljivemu sistemu. Ti vključujejo pojme, kot so:

• temperatura in tlak;
• koncentracija, magnetna indukcija;
• entropija;
• entalpija;
• energije Gibbsa in Helmholtza in mnogih drugih.

Označuje intenzivne in obsežne parametre. Obsežne so tiste, ki so neposredno odvisne od mase termodinamičnega sistema in intenzivne - ki so določene z drugimi merili. Vsi parametri niso enako neodvisni, zato je za izračun ravnovesnega stanja sistema treba določiti več parametrov hkrati.

Poleg tega je med fiziki nekaj terminoloških razlik. Iste fizikalne lastnosti lahko imenujemo različni avtorji s procesom, nato s koordinatami, nato s količino, nato s parametrom ali celo s preprosto lastnostjo. Vse je odvisno od vrste vsebine, ki jo znanstvenik uporablja. Toda v nekaterih primerih obstajajo standardizirana priporočila, ki morajo upoštevati pripravljavce dokumentov, učbenikov ali naročil.

Razvrstitev

Obstaja nekaj klasifikacij termodinamičnih parametrov. Torej, že iz prve točke je že znano, da se vse vrednosti lahko razdelijo na:

• Obsežno (dodatek) - za takšne snovi velja zakon dodajanja, to je njihova vrednost, odvisno od števila sestavin;
• intenzivno - niso odvisni od tega, koliko snovi je bila sprejeta za reakcijo, ker so med interakcijo poravnani.

Na podlagi pogojev, v katerih se nahajajo snovi, ki sestavljajo sistem, se lahko vrednosti delijo na tiste, ki opisujejo fazne reakcije in kemične reakcije. Poleg tega je treba upoštevati lastnosti snovi, reagiranje. Lahko so:

• termomehanski;
• termofizični;
• termokemični.

Poleg tega vsak termodinamični sistem izvaja določeno funkcijo, tako da lahko parametri označujejo delo ali toploto, proizvedeno z reakcijo, in tudi omogočiti izračun energije, potrebne za prenos mase delcev.

Državne spremenljivke

Stanje katerega koli sistema, vključno s termodinamičnimi, se lahko določi s kombinacijo njenih lastnosti ali značilnosti. Vse spremenljivke, ki so popolnoma določene le v določenem trenutku in niso odvisne od tega, kako je sistem vstopil v to stanje, imenujemo termodinamični parametri (spremenljivke) državnih ali državnih funkcij.

Sistem velja za mirujoče, če se spremenljive funkcije s časom ne spreminjajo. Ena od možnosti stacionarno stanje - to je termodinamično ravnotežje. Vsaka, tudi najmanjša sprememba v sistemu, je že proces, v njej pa lahko iz ene do več spremenljivk termodinamičnih parametrov stanja. Zaporedje, v katerem se stalno spreminjajo stanja sistema, se imenuje "način postopka".

Na žalost pa še vedno obstaja zmeda s pogoji, saj je lahko enaka spremenljivka bodisi neodvisna bodisi kot posledica dodajanja več funkcij sistema. Zato lahko izraze, kot so "funkcija stanja", "parameter stanja" in "stanje spremenljivka", upoštevajo v obliki sopomenk.

Temperatura

Eden od neodvisnih parametrov stanja termodinamičnega sistema je temperatura. To je količina, ki označuje količino kinetične energije na enoto delcev v termodinamičnem sistemu v stanju ravnotežja.

Če pristop k definiciji pojma z vidika termodinamike pristopimo, je temperatura v obratnem sorazmerju s spremembo entropije po dodajanju toplote (energije) v sistem. Ko je sistem v ravnovesju, je vrednost temperature enaka za vse svoje "udeležence". Če obstaja razlika v temperaturi, potem energijo oddaja bolj ogrevano telo in jo absorbira hladnejša.

Obstajajo termodinamični sistemi, v katerih se dodajanje energetske naključnosti (entropije) ne poveča, ampak nasprotno - zmanjša. Poleg tega, če tak sistem deluje v telo, katerega temperatura je večja od lastne, bo to telo dala svojo kinetično energijo in ne obratno (na podlagi zakonov termodinamike).

Tlak

Tlak je količina, ki označuje silo, ki deluje na telo, pravokotno na njegovo površino. Za izračun tega parametra je treba celotno količino sile razdeliti na območje predmeta. Enote za merjenje te sile bodo razvajale.

Pri termodinamskih parametrov plina, ki ga zaseda celotno razpoložljivo količino z njim, in poleg tega, molekule njegovih komponent, in kontinuirano premikanje naključno trčijo med seboj in s posodo, v kateri bivajo. Te snovi povzročajo tresljaje in tlačna posoda steno ali na telo, ki se nahaja v plinu. Moč širjenja v vseh smereh enako zaradi nepredvidljivega gibanja molekul. Za povečanje pritiska, je potrebno povečanje temperature sistema, in obratno.

Notranja energija

Osnovni termodinamični parametri, odvisno od mase sistema, vključujejo notranjo energijo. Sestoji iz kinetične energije zaradi gibanja molekul snovi, pa tudi iz potencialne energije, ki se pojavi, ko molekule medsebojno komunicirajo.

Ta parameter je enojno vrednoten. To pomeni, da je vrednost notranje energije konstantna, kadar je sistem v pravem stanju, ne glede na to, kako je bil dosežen.

Nemogoče je spremeniti notranjo energijo. Sestavljen je iz toplote, ki jo sprošča sistem, in dela, ki ga proizvaja. Pri nekaterih procesih se upoštevajo drugi parametri, kot so temperatura, entropija, tlak, potencial in število molekul.

Entropija

Drugi zakon termodinamike pravi, da je entropija izoliran sistem se ne zmanjša. Druga formulacija postulira, da energija nikoli ne prehaja iz telesa z nižjo temperaturo v bolj segreto. To pa zavrača možnost ustvarjanja stroja za stalno vožnjo, ker vse energije, ki je na voljo telesu, ni mogoče prenesti na delo.

Sam koncept »entropije« je bil uveden sredi 19. stoletja. Nato je bilo zaznano kot sprememba količine toplote na temperaturo sistema. Toda ta definicija je primerna le za procese, ki so v stanju ravnovesja. Iz tega lahko sklepamo: če temperatura teles, ki tvorijo sistem, nagiba na nič, bo entropija tudi nič.

Entropija kot termodinamični parameter stanja plina se uporablja kot indikacija merjenja naključnosti, naključnosti gibanja delcev. Uporablja se za določanje porazdelitve molekul v določeni regiji in posodi ali za izračun elektromagnetne sile interakcije med ioni snovi.

Entalpija

Entalpija je energija, ki jo lahko pretvorimo v toploto (ali delo) pri stalnem tlaku. To je potencial sistema, ki je v stanju ravnovesja, če raziskovalec pozna stopnjo entropije, število molekul in pritisk.

V primeru, ko je naveden termodinamični parameter idealnega plina, se namesto entalpije uporabi izraz "energija razširjenega sistema". Da bi to vrednost lahko lažje razložili sami, je mogoče zamisliti posodo, napolnjeno s plinom, ki ga enakomerno stisne bat (na primer motor z notranjim zgorevanjem). V tem primeru bo entalpija enaka ne samo notranji energiji snovi, ampak tudi delu, ki ga je treba narediti, da bi sistem dosegel zahtevano stanje. Sprememba tega parametra je odvisna samo od začetnega in končnega stanja sistema, pot do katere bo pridobljena pa ne bo imela vloge.

Gibbs Energy

Termodinamični parametri in procesi so večinoma povezani z energijskim potencialom snovi, ki tvorijo sistem. Tako je energija Gibbs ekvivalent celotne kemijske energije sistema. Prikazuje, kakšne spremembe se bodo pojavile v procesu kemičnih reakcij in ali bodo snovi sploh delovale.

Sprememba količine energije in temperature sistema med reakcijo vpliva na koncepte, kot sta entalpija in entropija. Razlika med tema parametroma se bo imenovala le Gibbsova energija ali izobarsko-izotermični potencial.

Najmanjša vrednost te energije je opaziti v primeru, ko je sistem v ravnotežju, njegov pritisk, temperatura in količina snovi pa ostanejo nespremenjeni.

Helmholtzova energija

Helmholtzova energija (glede na druge vire - samo brez energije) je potencialna količina energije, ki jo sistem izgubi pri komuniciranju z organi, ki niso njeni del.

Helmholtzov koncept brezplačne energije se pogosto uporablja za določitev, katere zmogljivosti lahko doseže sistem, to je, koliko toplote se sprosti, ko se snovi prenesejo iz ene države v drugo.

Če je sistem v stanju termodinamičnega ravnovesja (to pomeni, da ne opravlja nobenega dela), potem je raven proste energije najmanj. Torej, sprememba drugih parametrov, kot so temperatura, tlak, število delcev, tudi ne pride.