Тэрмадынаміка

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Тэрмадынаміка
Thermodynamics navigation image.svg
Артыкул з'яўляецца часткай аднайменнай серыі.
Асновы тэрмадынамікі
Ураўненне стану
Тэрмадынамічныя велічыні
Тэрмадынамічныя патэнцыялы
Тэрмадынамічныя цыклы
Фазавыя пераходы
правіць
Гл. таксама «Фізічны партал»

Тэрмадынаміка[1] – раздзел фізікі, які вывучае найбольш агульныя ўласцівасці макраскапічным сістэм і спосабы перадачы і ператварэння энергіі ў такіх сістэмах. Тэрмадынаміку падзяляюць на агульную, тэхнічную, хімічную, тэрмадынаміку патоку і інш.

Тэрмадынаміка грунтуецца на двух зыходных палажэннях і трох пачатках (законах) тэрмадынамікі, якія атрыманы на аснове абагульнення доследа чалавецтва і доказаў не маюць.

Класічная тэрмадынаміка карыстаецца фенаменалагічным метадам даследвання, які не разглядае пабудову даследуемага рэчыва на мікраскапічным узроўні, а высвятляе сувязь паміж макраскапічнымі велічынамі (гэтакімі, як ціск, тэмпература і г.д.). Таму высновы, якія атрыманы пры дапамозе гэтага метаду, не залежаць ад іншых тэорый.

Тэрмадынаміка вывучае сістэмы, якія складаюцца з вельмі вялікай колькасці часціц. Апісанне такіх сістэм метадамі класічнай механікі не толькі не ўяўляецца магчымым, але і фактычна пазбаўлена сэнсу. Асаблівасці тэрмадынамічнага апісання ўзнікаюць з прычыны таго, што паводзіны вялікіх ансамбляў часціц падпарадкоўваецца статыстычных заканамернасцям і не можа быць зведзена да аналізу дэтэрмінаваных эвалюцыі дынамічных сістэм. Аднак гістарычна тэрмадынаміка развівалася без апоры на прадстаўлення статыстычнай тэорыі, і асноўныя палажэнні тэрмадынамікі могуць быць сфармуляваны на аснове абмежаванага ліку пастулатаў, якія з'яўляюцца абагульненнямі вопытных фактаў. Традыцыйна лічыцца, што можна вылучыць чатыры пачатку тэрмадынамікі.

У тэрмадынаміцы вывучаюцца фізічныя сістэмы, якія складаюцца з вялікай колькасці часціц і якія знаходзяцца ў стане тэрмадынамічнай раўнавагі або блізкім да яго. Такія сістэмы называюцца тэрмадынамічных сістэмамі. Гэта паняцце ў агульным выпадку досыць складана вызначыць строга, таму выкарыстоўваецца апісальны вызначэнне, у якім тэрмадынамічнай сістэмай называецца макраскапічным сістэма, якая нейкім чынам (напрыклад, з дапамогай рэальнай ці ўяўнай абалонкі) выдзелена з навакольнага асяроддзя і здольная ўзаемадзейнічаць з ёй. Калі абалонка не дапускае абмен ні рэчывам, ні энергіяй паміж сістэмай і навакольным асяроддзем, то такая абалонка называецца адиабатической, а адпаведная сістэма - ізаляванай або замкнёнай. Сістэмы, у якіх абалонка не перашкаджае абмену рэчывам і энергіяй, называюцца адкрытымі.

Пры змене знешніх параметраў або пры перадачы энергіі ў сістэму ў ёй могуць узнікаць складаныя працэсы на макраскапічным і малекулярным узроўні, у выніку якіх сістэма пераходзіць у іншы стан. Раўнаважкая тэрмадынаміка не займаецца апісаннем гэтых пераходных працэсаў, а разглядае стан, усталёўваецца пасля рэлаксацыі нераўнаважных

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Людзі здольны непасрэдна адчуваць холад і цяпло, і інтуітыўнае ўяўленне аб тэмпературы i да якой ступені нагрэць цела паўстала задоўга да таго, як узніклі адпаведныя навуковыя паняцці. Развіццё навуковых вед аб цеплынi пачалiся разам з вынаходніцтва прыборaў, здольных вымяраць тэмпературу - тэрмометра. Лічыцца, што першы тэрмометр зрабіў Галілей у канцы 16 стагоддзя.

Тэрмадынаміка ўзнікла як эмпірычная навука аб асноўных спосабах пераўтварэнні ўнутранай энергіі тэл для здзяйснення механічнай працы. Першыя паравыя машыны з'явіліся ў другой палове 18 стагоддзя і адзначылі наступ прамысловай рэвалюцыі. Навукоўцы і інжынеры сталі шукаць спосабы павялічыць іх эфектыўнасць, і у 1824 годзе Садзі Карно у складанні «Аб рухаючай сіле агню і пра машыны, здольных развіваць гэтую сілу» усталяваў максімальны каэфіцыент карыснага дзеяння цеплавых машын. Прынята лічыць, што тэрмадынаміка як навука вядзе свой пачатак з гэтай працы, якая доўгі час заставалася невядомай сучаснікам. Аднак прысвечаная пытанням цеплаправоднасці класічная праца Фур'е "Аналітычная тэорыя цяпла» выйшла ва ўжо ў 1822 годзе і апярэдзіла не толькі з'яўленне нераўнаважнай тэрмадынамікі, але і працу Карно.

У 40-х гадах 19 стагоддзя Майер і Джоўль колькасна вызначылі сувязь паміж механічнай працай і цеплынёй і сфармулявалі універсальны закон захавання і ператварэння энергіі. У 50-я гады Клаузиус і Кельвін сістэматызавалі назапашаныя да таго часу веды і ўвялі паняцці энтрапіі і абсалютнай тэмпературы.

У канцы 19 стагоддзя фенаменалагічная тэрмадынаміка была развіта ў працах Гібса, які стварыў метад тэрмадынамічных патэнцыялаў, даследаваў агульныя ўмовы тэрмадынамічнай раўнавагі, усталяваў законы раўнавагі фаз і капілярных з'яў[2] .

Аксиоматические асновы тэрмадынамікі былі ў строгай форме ўпершыню сфармуляваны ў працах Каратеодори ў 1909 году[3] .

Заўвагі[правіць | правіць зыходнік]

  1. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. — М.: Высшая школа, 1995. — С. 183. — 416 с. — ISBN 5-06-003117-9
  2. Мюнстэр А., Химическая термодинамика, 1971, с. 12.
  3. Базараў, Термодинамика, 1991, с. 11.