термодинамична система

Термодинамична система ще се обади на един или повече макроскопски органи, разпределени по никакъв повод. Ключовата дума тук - макроскопичния. т.е. съдържащ голям брой молекули (например, 1 cm 3 от газ при нормални условия съдържа около 2,7 х 19 октомври молекули). Единицата за броя на частиците в системата е мол.

В един мол съдържа много молекули (или всякакви други структурни елементи), колко атоми, съдържащи се в 0.012 кг въглероден изотоп 12 С броя на молекулите в мол наречен Авогадро брой NA = 6,022 х 23 октомври мол -1.

Системите могат да комуникират един с друг и с други органи (на околната среда), чрез обмен на материя и енергия.

Системата не е обмен на материали и енергия с околната среда, тя се нарича изолиран (или затворена) система.

Една система, която може да комуникира с околната среда само от енергия (но не и веществото), наречена затворена система.

Системата комуникира с околната среда и материята и енергията, наречена отворена система.

Ако системата се състои от частици, чиито движение с достатъчна точност може да бъде описан от законите на класическата механика, тя се нарича класически. Ако поведението на компонентите на системата на частици може да бъде описано само чрез уравненията на квантовата механика, такава система се нарича размер. Ще разгледаме най-вече на класическата система.

Изолирана система е идеализация, а в действителност никога не е приложена. Въпреки това, можете да се създадат условия, при които обменът на енергия с другите органи биха били незначителни. Това може да бъде постигнато чрез сключване на системата в твърда термоизолационен адиабатен или обвивка, т.е. обвивка, че състояние на системата, който се поставя в нея, не се променя на отопление или охлаждане на органите, които са извън корпуса.

Всяко изолирана система в крайна сметка достига до състояние на термодинамично равновесие. където всички макроскопски процеси се прекратява, налягането и температурата се вземат постоянни стойности за обема на системата. Това твърдение е обобщение на опит и приема като постулат, понякога се нарича общ закон на термодинамиката.

Всяка термодинамична система в постоянно външни условия, не забравяйте да се върне в равновесие, т.е. в състоянието, в което тя ще бъде толкова дълго, колкото е необходимо.

Състоянието на равновесие е динамична. в молекулярната (микроскопични) нивото на непрекъснато подложени на сложни движения и при микроскопско ниво не прави никакви видими промени. В термодинамично равновесие в системата спре макроскопска механично движение, химични реакции, фазови преходи, топлообмен между части на системата.

Ако намаляването на термично състояние на контакт на термодинамична система не се променя, системите са в термично равновесие един с друг и имат същата температура. Термични системи контакт с различни температури се придружават от трансфер на енергия от загрява тяло (по-висока температура) до по-малко нагрява тяло (ниска температура).

Опитът показва, че термично равновесие е преходен. Когато Система А е в термично равновесие със системата и системата S. В е в равновесие с система S. системи А и В са в термично равновесие един с друг. Тази позиция се нарича нулев закон на термодинамиката. Поради това може да се съди за състоянието на топлинно равновесие на въпросните системи, а не да ги приведе в директен термичен контакт, както и използването на трето лице - термометър.

Когато създавате термометър използва факта, че почти всички от свойствата на телата в различна степен, в зависимост от температурата. При нагряване, по-голямата част от телата се разширяват, т.е. увеличава обема си. Електрическото съпротивление на метали се увеличава с температура и полупроводника намалява. Ако два проводника на различни метали за заваряване на краищата им, те образуват термодвойка. При загряване или охлаждане едно от съединенията на термоелектрически ток възниква във веригата. толкова по-голяма, толкова по-голяма разлика температурите на разклонителни.

термометрични тяло се използва за количествено определяне на температурата. т.е. възражение, промяна на всички свойства (свойства термометричен термометрични или величина) в съгласие свързани с температура. Пример за такъв термометричен тяло може да служи по обичайния живак термометъра. Състоянието, в което термометъра идва намира веднъж в контакт с топящ се лед, и друг път - с вряща вода при атмосферно налягане, подходящо 0 ° С и 100 ° С съответно (температура точка). индикатор температура е ниво термометър течност, т.е. термометричен количество е обемът. Освен това се приема, еднакво промяна обем (ниво) на флуида с промени в температурата. Така получени емпирично температура по Целзий мащаб. Използване точка температура, т.е. константа, възпроизводими температура, е възможно да се изгради различни емпирични температурни скали. В зависимост от избора на термометричен тяло и извършва термометрични стойности могат безкраен набор от емпирични температурни скали. Те съвпадат един с друг, най-общо казано, само в основните (референтни) точки, взети в изграждането на люспи. Различни термометри, живак и алкохол например, калибриран по скалата на Целзий, четения ще точно съвпадат само при 0 ° С и 100 ° С В други случаи измерването на температурата на една и съща организация, те ще дадат подобни, но различни показания. За да се премахне двусмислието, произтичащи трябва да вземе термометър за първичната и за него да се завършат всички други термометри.

Когато изберете основен термометър може да се възползва от факта, че изпуска газове са доста сходни по своите свойства на идеални газове. Те са много точно се подчинява на закона на Boyle-Mariotte: обем работа V от масата на газ в Р налягане зависи само от температурата Т. Продуктът може да се приема за PV термометричен стойност, и самия газ - за термометричен тяло. По този начин, ела да температурна скала идеалния газ, което ще използваме в бъдеще. Тя се основава на уравнението на състоянието на идеален газ (Клапейрон-Менделеев)

където п - брой молове на газ, R - универсална постоянен газ (R = 8,31 J / (мол х К)).

Уравнение (1.1) се пренаписва като. Тя може да се разглежда като определение на температурата. Освен това е необходимо да се вземат някои маса на газа е подобно на свойствата, с идеална позоваването изберете - така наречените контролната точка, точка атрибут на определена температура T0. и измерване P0V0. Сега, с размери в някои обстоятелства PV. Ние ще се счита за равна на температурата.

Както референтната температура приета температура на тройната точка на вода, които са в равновесие лед, вода и водна пара. Най-често Келвин дължи тази точка температура T0 = 273,16 К Келвин и С са свързани с Т = 273,15 + т ° С

Предимството на температура мащаб идеален газ в сравнение с други емпирични температурни скали е, че, тъй като опитът показва, температурата Т определя в съответствие с формула (1.1), много слабо в зависимост от химичната природа на резервоара за газ, който е изпълнен с термометър газ. индикатор температура в термометъра газ е налягането на газа при постоянна резервоар обем.

термометри газово устройство и работа с тях е доста трудно - те са големи, обемисти и бавно се стигне до състояние на топлинно равновесие. Основната цел на газа (първичната) термометрите е, че степен другите (вторични) термометри. Най-честите вторични термометрите са течности (главно) живачни термометри, термодвойки и съпротивителни термометри.

температурна скала Идеален газ не може да се счита за напълно задоволително. Идеален газове, строго погледнато, не съществува. Газови термометри, пълни с различни газове, макар и осигуряват близо, но не съвсем идентични четения. При високи температури (

1000 К) многоатомни газови молекули започват да се разпадат атома, йонизирани атоми при още по-високи температури. Поради това, газовете вече не се подчиняват на уравнението на Clapeyron-Менделеев, дори ако степента на вакуум е произволно голям. При много ниски температури реални газове се кондензират с течност.

Рационално температура мащаб не трябва да зависи от индивидуалните качества на термометричен вещество. Тя трябва да бъде изградена така, че по принцип е възможно да се измери всяка температура, обаче висока или ниска, каквито са. Тези изисквания са удовлетворени термодинамична абсолютна температура мащаб, изградени на основата на втория закон на термодинамиката. Тя се нарича скалата на Келвин. С него ще научите повече за това в § 11.

В региона на температура, където подходящ термометър газ (4-1400 К), скалата на Келвин почти не се различава от идеалния-газ.