Начала термодинамики

Термодина́мика (греч. θέρμη — «тепло», δύναμις — «сила») — раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем и способы передачи и превращения энергии в таких системах. В термодинамике изучаются состояния и процессы, для описания которых можно ввести понятие температуры.

Современную феноменологическую термодинамику принято делить на равновесную (или классическую) термодинамику, изучающую равновесные термодинамические системы и процессы в таких системах, и неравновесную термодинамику, изучающую неравновесные процессы в системах, в которых отклонение от термодинамического равновесия относительно невелико и ещё допускает термодинамическое описание.

В равновесной термодинамике вводятся такие переменные, как внутренняя энергия, температура, энтропия, химический потенциал. Все они носят название термодинамических параметров (величин). Классическая термодинамика изучает связи термодинамических параметров между собой и с физическими величинами, вводимыми в рассмотрение в других разделах физики, например, с гравитационным или электромагнитным полем, действующим на систему. Химические реакции и фазовые переходы также входят в предмет изучения классической термодинамики. Однако изучение термодинамических систем, в которых существенную роль играют химические превращения, составляет предмет химической термодинамики, а техническими приложениями занимается теплотехника.

Классическая термодинамика включает в себя следующие разделы:

· начала термодинамики (иногда также называемые законами или аксиомами)

· уравнения состояния и свойства простых термодинамических систем (идеальный газ, реальный газ, диэлектрики и магнетики и т. д.)

· равновесные процессы с простыми системами, термодинамические циклы

· неравновесные процессы и закон неубывания энтропии

· термодинамические фазы и фазовые переходы

Кроме этого, современная термодинамика включает также следующие направления:

· строгая математическая формулировка термодинамики на основе выпуклого анализа

· неэкстенсивная термодинамика

· применение термодинамики к нестандартным системам (см. термодинамика чёрных дыр)

Основы термодинамики

Начала термодинамики

Начала термодинамики — совокупность лежащих в основе термодинамики независимых друг от друга постулатов, имеющих эмпирическое происхождение и до сих пор не опровергнутых практикой и научными экспериментами.

· «Минус первое» начало термодинамики представляет собой положение о существовании термодинамического равновесия. В отечественной литературе этот постулат часто называют общим началом термодинамики. «Минус первое» начало используют в аксиоматических системах построения термодинамики, основанных на представлениях о контактных равновесиях и законе сохранения обобщённых координат. В рациональной термодинамике использован подход, при котором не возникает необходимости в различении равновесных и неравновесных процессов и аксиоматизации понятия термодинамического равновесия.

· Нулевое начало– это физический принцип, утверждающий, что вне зависимости от начального состояния системы в конце концов в ней при фиксированных внешних условиях установится термодинамическое равновесие, а также что все части системы при достижении термодинамического равновесия будут иметь одинаковую температуру..

· Первое начало термодинамики одно из основных положений термодинамики, являющееся, по существу, законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам.

· Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания (неубывания) энтропии.

· Третье начало термодинамики говорит о недостижимости абсолютного нуля температуры посредством конечного числа термодинамических процессов, а также описывает поведение энтропии вблизи абсолютного нуля температур: энтропия стремится к постоянному значению, а все производные энтропии по термодинамическим переменным стремятся к нулю.

12 Следующая ⇒