ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предмет, метод и границы термодинамики из "Курс физической химии Том 1 Издание 2" Изменения форм движения при переходе его от одного тела к другому и соответствующие превращения энергии весьма разнообразны. Формы же самого перехода движения и связанных с ним переходов энергии могут быть разбиты на две группы. [c.25] В первую группу входит только одна форма перехода движения путем хаотических столкновений молекул двух соприкасающихся тел, т. е. путем теплопроводности (и одновременно путем излучения). Мерой передаваемого таким способом движения является теплота. [c.25] Во вторую группу включаются различные формы перехода движения, общей чертой которых является перемещение масс, охватывающих очень большие числа молекул (т. е. макроскопических масс), под действием каких-либо сил. Таковы поднятие тел в поле тяготения, переход некоторого количества электричества от большего электростатического потенциала к меньшему, расширение газа, находящегося под давлением, и др. Общей мерой передаваемого такими способами движения является работа. Работа в различных случаях может быть качественно своеобразна, но любой вид работы всегда может быть полностью превращен в работу поднятия тяжести и количественно учтен в этой форме. [c.25] Теплота и работа характеризуют качественно и количественно две различные формы передачи движения от данной части материального мира к другой. [c.25] Передача движения есть своеобразное сложное движение материи, две основные формы которого мы различаем. Теплота и работа являются мерами этих двух сложных форм движения материи, и их следует рассматривать как виды энергии . [c.25] Общим свойством теплоты и работы является то, что они имеют значение только в течение отрезков времени, в которые протекают эти процессы. При передаче движения в одних телах уменьшается движение в тех или иных формах и убывает соответствующая эиергия, одновременно в других телах увеличивается движение в тех же или других формах и возрастают соответствующие виды энергии. [c.25] Термодинамика является одним из основных разделов теоретической физики. Предметом термодинамики является изучение зако нов взаимных превращений различных видов энергии, связанных с переходами энергии между телами в форме теплоты и работы. [c.25] Сосредотачивая свое внимание на теплоте и работе, как формах лерехода энергии при самых различных процессах, термодинамика вовлекает в круг своего рассмотрения многочисленные энергетические связи и зависимости между различными свойствами вещества и дает весьма широко применимые обобщения, носящие название законов термодинамики. [c.26] При установлении основных термодинамических закономерностей обычно не детализируются энергетические превращения (часто весьма сложные), происходящие внутри тела. Не дифференцируются также виды энергии, свойственные телу в данном его состоянии совокупность всех этих видов энергии рассматривается как единая внутренняя энергия системы . [c.26] Предмет термодинамики, очерченный выше, определяет метод и границы этой науки. Различие между теплотой и работой, при-лимаемое термодинамикой как исходное положение, и противопоставление теплоты работе имеет смысл только для тел, состоящих из множества молекул, так как для одной молекулы или для совокупности немногих молекул понятия теплоты и работы теряют смысл. Поэтому термодинамика рассматривает лишь тела, состоящие из большого числа молекул, так называемые макроско--пические системы, причем термодинамика в ее классическом виде не принимает во внимание поведение и свойства отдельных молекул. [c.26] Термодинамический метод характеризуется также тем, что объектом исследования является тело или группа тел, выделяемых из материального мира в термодинамическую систему (в дальнейшем называемую просто системой). [c.26] Система имеет определенные границы, отделяющие ее от внешнего мира (окружающей среды). Система является гомогенной, если каждый параметр ее имеет во всех частях системы одно и то же значение или непрерывно изменяется от точки к точке. Система является гетерогенной, если она состоит из нескольких макроскопических (состоящих в свою очередь из множества молекул) частей, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела. На этих поверхностях некоторые параметры изменяются скачком. Такова, например, система твердая соль — насыщенный водный раствор соли — насыщенный водяной пар . Здесь на границах соль — раствор и раствор —пар скачкообразно изменяются химический состав и плотность. [c.26] Система, которая не может обмениваться с окружающей средой веществом и энергией (в форме теплоты или работы), назы вается изолированной. [c.27] Термодинамика изучает взаимную связь таких измеримых свойств материальной системы в целом и ее макроскопических частей (фаз), как температура, давление, масса, плотность и химический состав фаз, входящих в систему, и некоторые другие свойства, а также связь между изменениями этих свойств. [c.27] Совокупность изучаемых термодинамикой свойств (так называемых термодинамических параметров) системы определяет термодинамическое состояние системы. Изменение любых термодинамических свойств (хотя бы только одного) приводит к изменению термодинамического состояния системы. [c.27] В термодинамике рассматриваются главным образом такие состояния системы, при которых ряд свойств ее (температура, давление, электростатический потенциал и др.) не изменяется самопроизвольно во времени и имеет одинаковое значение во всех точках объема отдельных фаз . Такие состояния называются равновесными. [c.27] Состояния характеризуемые неравномерным и изменяющимся во времени распределением температуры, давления и состава внутри фаз, являются неравновесными. Они рассматриваются термодинамикой неравновесных (необратимых) процессов, в которой кроме основных термодинамических законов, используются дополнительные предположения. [c.27] В известной степени противоположным термодинамике по методу и одновременно дополняющим ее при исследовании свойств материальных тел, состоящих из многих молекул, является другой отдел теоретической физики — статистическая физика (или статистическая механика). Для нее характерен учет свойств отдельных молекул и вывод отсюда свойств макроскопических систем математическими методами, основанными на теории вероятности (статистическими методами). [c.27] Применения шире, чем область применения термодинамики. Однако ввиду того, что свойства отдельных молекул и особенно законы их взаимодействия известны пока недостаточно, а также в связи с математическими трудностями, исходные положения статистической физики почти всегда включают в себя не полностью обоснованные предположения и существенные упрощения. Вследствие этого окончательные выводы статистической физики при их приложении к конкретным системам являются в общем случае неточными. Они оправдываются только для сравнительно простых систем. [c.28] В противоположность этому термодинамика, в указанных выше границах ее приложимости, основывается на совершенно точных законах, выведенных из опыта ее общие результаты точно оправдываются на опыте. [c.28] Вернуться к основной статье