Тэрмадынаміка

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
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.