Теплові двигуни та холодильні машини

Лекція №8 Термодинаміка

Предмет термодинаміки. Термодинамічна система. Рівняння стану

Перший закон термодинаміки

Термодинамічні процеси: ізотермічний, ізохорний, ізобарний

Теплоємність ідеального газу. Рівняння Майєра

Адіабатичний і політропічний процеси

Другий закон термодинаміки

Теплові двигуни та холодильні машини

ü Предмет термодинаміки. Термодинамічна система. Рівняння стану

Термодинаміка як частина статистичної фізики вивчає великі системи частинок.

Будь-яку макроскопічну велику систему можна розглядати як термодинамічну систему (ТД-систему), якщо нехтувати її внутрішньою структурою і розглядати її як суцільне, безструктурне середовище. Властивості таких систем можна описувати за допомогою фізичних величин, які стосуються всієї системи в цілому, отже, з точки зору статистичної фізики вони є макропараметрами системи. Які саме параметри, і в якій кількості, повністю описують стан системи – справа досвіду та складності системи. Проте, їх можна класифікувати за наступною схемою:

Ï Внутрішні параметри – такі параметри, які залежать виключно від властивостей самої ТД-системи і не залежать від позасистемних сил, або тіл

Ï Зовнішні параметри – цілком визначаються дією тіл (або сил), які не входять до складу ТД-системи.

Класифікуючи той чи інший параметр як внутрішній, або зовнішній, треба бути уважним і обережним. Наприклад, для газу в замкненому балоні (рис.1) об’єм () є зовнішнім параметром, а тиск в балоні () – внутрішнім. Проте, для того самого газу, але в циліндрі під рухливим поршнем (рис.2) все є навпаки: тиск є зовнішнім параметром, а об’єм газу під поршнем – внутрішнім.

Окрім поділу на внутрішні та зовнішні параметри ТД-системи поділяють на:

Ï Інтенсивні параметри – які не залежать від маси речовини в системі, або, що еквівалентно, від кількості частинок в системі: температура, тиск, концентрація, хімічний потенціал, тощо.

Ï Екстенсивні параметри – які залежать від маси (або кількості речовини) в системі: маса, кількість частинок, об’єм системи, тощо.

Інтенсивні параметри є неадитивними, а екстенсивні – адитивними параметрами.

Якщо параметри ТД-системи не змінюються в часі, то стан системи є стаціонарним (, ). Зміна в часі хоча б одного з ТД-параметрів свідчить про наявність ТД-процесу в системі.