Первый и второй законы термодинамики

Предметом термодинамики является рассмотрение общих закономерностей превращения энергии при ее переносе в форме теплоты и работы между телами.

В зависимости от характера обмена энергии и массы с окружающей средой через границы системы различают три группы систем. Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни массой, они полностью изолированы от влияния окружающей среды. Системы, которые через свои границы обмениваются энергией с окружающей средой, но не могут обмениваться массой (веществом), относятся к закрытым системам. Открытые системы обмениваются с окружающей средой и энергией, и массой.

Всякая система характеризуется определенными свойствами, или термодинамическими параметрами. Их совокупность определяет термодинамическое состояние системы, поэтому изменение хотя бы одного из параметров приводит к изменению термодинамического состояния системы в целом.

Процессы, протекающие в системе и изменяющие ее состояние, могут быть равновесными или неравновесными. Равновесные, или обратимые, процессы протекают в системе таким образом, что вызванные ими изменения в состоянии системы могут произойти в обратной последовательности без дополнительных изменений в окружающей среде. Наоборот, неравновесные, или необратимые, процессы, к которым относятся реальные превращения в природе, не обладают этими свойствами, и их протекание в обратном направлении сопровождается остаточными изменениями в окружающей среде. В классической термодинамике рассматриваются главным образом равновесные состояния системы, при которых ее параметры сохраняют свое значение во всех точках системы и не изменяются самопроизвольно во времени.

Параметры состояния – (термодинамические параметры, термодинамические переменные)– физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы в условиях термодинамического равновесия.

Различают экстенсивные параметры состояния(обобщенные координаты, факторы емкости), пропорциональные массе системы, и интенсивные параметры состояния (обобщенные силы, факторы интенсивности), не зависящие от массы системы.

Значение экстенсивного параметра состояния для системы равно сумме его значений по всем элементам системы, т.е. экстенсивные параметры обладают свойством аддитивности. Отнесение экстенсивного параметра к единице массы или 1 молю вещества придает ему свойство интенсивного параметра, называемого удельной или молярной величиной. Интенсивные параметры состоянию могут иметь одно и то же значение во всей системе или изменяться от точки к точке, эти величины не аддитивны, значение аддитивного параметра не стремится к нулю при уменьшении размеров системы.

Термодинамическое равновесие - это состояние системы, при котором ее параметры не изменяются и она не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией

Стационарное состояние системы характеризуется тем, что ее параметры также не изменяются во времени, но происходит обмен веществ и энергии с окружающей средой.

Уравнение состояния системы — функция, устанавливающая связь между параметрами системы. Например, давление газа — функция объема и температуры. Эта функция может быть и не однозначной.

Функция состояния — функция, которая определяется только параметрами системы и не зависит от пути перехода системы в то и иное состояние.

При расчете изменений любых функций состояния DФ в любых процессax или реакциях принято такое правило знаков: из величины Ф для конечного состояния, Ф_кон, вычитают величину Ф для начального состояния, Ф_нач: