Параметри състояние на материята

Вещества, обикновено се намират в един от трите основни състояния: под формата на газ, течност или твърдо вещество. Едно и също тяло, едно и също вещество при различни условия могат да бъдат в различни държави. На предварително определени постоянни условия въпросното вещество винаги ще бъде в същото състояние, например при атмосферно налягане и температура от 400 ° С водата ще съществуват само под формата на пара, но не течна или твърда.

За определяне на специфични физични условия, при които се третира вещество и по този начин недвусмислено определят състоянието на въпросното вещество се въвежда удобни характерни състояния на материята - така наречените държавни параметри.

Свойства на съединения могат да бъдат интензивни и екстензивни. Наречен интензивни свойства, които не зависят от количеството вещество в системата (налягане, температура, и други).

Имоти, в зависимост от размера на вещества, наречени обширна. Примери на обширни свойства е обемът на която варира пропорционално при тези условия количеството вещество: количество вещество от 10 кг е 10 пъти повече от количеството на 1 кг.

Специфично, т. Е. на единица количество вещество, обширни свойства смисъл интензивно свойства. Например, специфичен обем, специфична топлина, и така нататък. N. Може да се счита за интензивни свойства. Интензивни свойства, определящи състоянието на тялото или група обекти - термодинамична система, наречени термодинамични параметри на състоянието на тялото (система).

Следователно най-честите държавни параметри са абсолютни температура, абсолютно налягане и специфичен обем (или плътност) на тялото най-удобен и е.

Един от най-важните параметри е абсолютната температура. Температура описва термично състояние на организма. Както е добре известно от опит, топлината може да се движи спонтанно от повече нагрява до по-малко нагрява тяло, т.е.. Е. от телата с по-висока температура на органите на по-ниска температура. По този начин, телесната температура се определи посоката на възможно неволно трансфер на топлина между тези органи.

Измерването на температурата се извършва, например, с помощта на термометър. Тъй като физическите свойства на веществата в по-голяма или по-малка степен зависи от температурата, като термометър може да се използва с инструмент на базата на точна, лесно възпроизводими измервания на такива свойства на материята.

Всяко устройство се използва за измерване на температурата трябва да се калибрира (тара) в съответствие с твърдо зададената температура мащаб. В момента се използват различни температурни скали - по Целзий, Фаренхайт, Reaumur.

Най-често е международната Целзий температурен обхват (диапазон С), в която температурния диапазон от точка на топене от ледена вода до точката на кипене при атмосферно налягане, е разделена на сто равни части (градуса).

Особено важна роля в термодинамиката е т.нар термодинамична температурна скала.

Друг важен параметър на състоянието - абсолютното налягане - е сила действа нормално към повърхността на тялото и на единица площ на повърхността. Измерване на налягането различни единици се прилагат: Паскал (Ра) и бар, така наречената техническа атмосфера или просто атмосфера (1 кгс / см 2) мм живак или колона вода.

Специфичният обем на веществото е обемът заети от материал единица плътност. специфичен обем V се свързва с телесно тегло G V и следва съотношение привиден обем:

Специфичен обем на вещество обикновено се измерва в m 3 / кг или в cm 3 / г. плътност

обикновено се измерва в кг / м 3 или г / см 3.

Понякога се използва концепцията за специфичното тегло на веществото. Съгласно специфичното тегло на веществото се разбира теглото на единица от неговия обем. В съответствие с втория закон на Нютон плътност и специфично тегло вещество взаимосвързан soboysootnosheniem

където г - земно ускорение.

При липса на външни въздействия върху състоянието на системата на чисто вещество е уникално решен, ако зададете два интензивен независим параметър. Всеки друг параметър е един ценен функция на две дадени параметри. Ако, например, се счита пара при температура от 250 ° С и налягане от 98 кРа (10 кгс / см 2), специфичният обем на парата може да има само една стойност (= 0.2375 m 3 / кг). По този начин, специфичен обем на веществото се определя от величината на налягането р и температура Т, г. F.

Тъй като всички параметри на състоянието на "равни" по отношение на определяне на състоянието на дадено вещество, температурата на веществото е уникално определя от отношението

и налягането - връзката

По този начин, всички три състояния на параметър (например, р, V и Т) на чисто вещество недвусмислено свързани. Уравнение, свързана тези параметри се нарича уравнение на състояние на веществото.

За всяко вещество, естеството на функционалната връзка между р, V и Т (или стойността на константи в отношенията) е различна и следователно техните термодинамични свойства са описани за всяко вещество уравнение на състоянието.

Единици за физични величини.

Топлина се нарича промяната във вътрешния енергиен на работното вещество. Количеството топлина, опаковане или прибран от работното вещество, изразена в джаули или калории. Количеството топлина в 1 Йоан се нарича една и съща промяна във вътрешната енергия на тялото, както и да ги перфектна над ръчния труд 1 N · m, което е изцяло на промяната във вътрешната енергия. Калории - количеството топлина, необходима за отопление милионкг вода на 1 К при нормално атмосферно налягане. Съотношението между звената на топлина е:

1 J = 0.24 Kcal. 1 Kcal. = 4.19 J.

Налягането на работното вещество се дължи на случайни сблъсъци на молекулите на стената на съда. Р налягане е числено равно на сила F, действащи върху една повърхност на плавателния съд S, т.е. P = F / S.

В International SI единица налягане е един Pa (Pascal), сила, равна на 1 N (Нютон), който се отнася до област на един квадратен метър (m 2), т.е. Pa 1 Pa = 1/1 m 2. Тази стойност е много малък и неудобно в изчисленията, така често се използват по-високи единици налягане на килопаскали (кРа) и Megapaskal (МРа). 1 кРа = 10 3 Ра, 1 МРа = 10 6 Ра. За практическо използване на въведени несистемно величина 1 бар, който е 0.1 MPa или 10 5 Ра. Устройството за система основна налягане гравитационно метрична система е техническа атмосфера от 1 атм. = 10 четири кг / см 2. В допълнение към тези налягания, има и други елементи, като например физическа атмосфера (атм) мм живачен стълб (mm Hg) mm воден стълб (mm.vod.st), който в хладилни рядко се използва.

Натискът на работната среда може да бъде барометрично Rb. Reese и прекомерно абсолютен Manpower атмосферното или атмосферно налягане е налягането на околната среда в дадените климатични условия. Прекалено налягане - налягането в системата, която се различава от атмосферното налягане. То може да бъде по-ниска или по-висока барометрично. Ако налягането на системата е по-ниско от атмосферното налягане, настъпва вакуум (отрицателно налягане). Абсолютното налягане се нарича действителното налягане в системата с барометричното налягане и излишъкът, т.е. Manpower Rb = ± Рийс.

Той се характеризира температурата на нагретия тялото. Това зависи от скоростта на неорганизираното движение на молекулите. Ако топлината се предава от едно тяло на друго, първата телесната температура е по-висока от втория, т.е. Т1> T2. С намаляване на температурата, скоростта на случаен движение на молекули в субстанцията намалява. Във всеки конкретен температура на топлинна движение на молекули в вещество спира напълно. Тази температура се нарича абсолютна нула. Има няколко температурни скали, които измерват температурата или степента на нагретия материал. По скалата на Целзий нула приема температура на топене от ледена вода и точката на кипене на водата при атмосферно налягане е около 100 ° С температура на абсолютната нула по скалата на Целзий е -273.15 градуса. Международната система на измерване (SI) се използва широко Келвин мащаб, с което температурата на абсолютна нула градуса Келвин получи нула (0 K). След това температурата на топене на лед вода ще бъде равно на 273,15 К (

273 К), и температурата на кипене на водата - 373,15 ° К (

373 К). Съотношението между температурите по скалата на Целзий и Келвин се равнява

T (K) = т (С) + 273.15 (

273) или Т (° С) = Т (К) - 273.15 (

В Съединените щати, Канада, Австралия и други страни използват температура мащаб в градуса по Фаренхайт (о F). На тази скала, температурата на ледена топене съответства на около 32 F, и температурата на кипене на водата е около 212 F. Връзката между Целзий температури и Фаренхайт следната

т (° C) = 5/9 [т (по F) + 32], или т (по F) = 9/5 т (С) + 32.

Във Франция често се използва температура мащаб Reaumur, при което температурата на топене лед се приема като нула градуса, и точката на кипене на водата съответства на 80 градуса Ryumera.

Както ще се види по-долу, важна роля в различни термодинамични изчисления играе стойност на сумата от вътрешната енергия U на системата и Р система налягане завода на стойността на обема V на системата; Тази стойност се нарича енталпия, и се означава с I:

Енталпията се измерва в същите единици като топлина, работа и вътрешната енергия.

Както между I и ф съществува уникална връзка, произходът на енталпията свързана с произхода на вътрешната енергия: в точката приема за произхода на вътрешната енергия (U = 0) е равна на енталпията аз = PV. По този начин, в по-горе старт отправна точка за вътрешната енергия на водата (т = 0,01 ° C P = 610.8 Pa = 0.0010002 m 3 / кг) стойност е равна на енталпията аз = р = 0.0010002 * 610,8 = 0.611 J (0.000146 ккал / кг).

Като нова функция - енталпия - комбиниран стойности от които са държавни функции (U, P), то следва, че енталпията като функция на държавата. Точно като вътрешната енергия, енталпия на чисто вещество може да бъде представена като функция на всеки две държавни параметри, за р пример налягане и температура Т:

Ентропия (от гръцки - промяна) - е отношението на подаваната енергия за повишаване на температурата.

Ентропията е богат собственост и като други обширни количества е добавка. стойност

нарича специфичен ентропия, ентропията е единица маса на веществото.

Както може да се види от определението на ентропията, ентропията има топлинна единица измерение, разделен на температурите на единица. Най-често единица за измерване на ентропията - J / K ккал / К.

Единици специфичен ентропията - J / кг (-K), килоджаул / (кг-К), ккал / кг (-K), и т.н. Така измерение на ентропията равен на размера на капацитета на топлина ... Нулева ентропия за чисти вещества и смеси от вещества, които не влизат в химическа реакция може да бъде избран произволно, както нулевата точка на вътрешната енергия е избран произволно; при разглеждането на различни термодинамични процеси ние се интересуваме от промяната на ентропията в тези процеси, т. е. разликата в ентропия начални и крайни точки на процеса, който естествено не зависи от стартиращи изнудвания ентропия справка.