Термодинамічна система

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Термодинам́ічна сист́ема — об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією і частинками.

Загальний опис[ред.ред. код]

Термодинамічна система - виокремлена сукупність матеріальних тіл, які взаємодіють як між собою, так і з навколишнім середовищем.

Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття термодинамічної рівноваги. У рівноважному стані термодинамічна система характеризується температурою, сталим хімічним складом і тиском.

Стан термодинамічної системи

Сукупність значень деякої кількості фізичних величин, що характеризує фізичні властивості тіла (системи тіл), визначає стан тіл (системи тіл) — є станом термодинамічної системи[1].

Т.с. може бути, напр., зразок досліджуваної речовини, електромагнітне поле в порожнині, теплова машина. Взаємодія Т.с. з навколишнім середовищем здійснюється через граничну поверхню. Якщо внаслідок властивостей граничної поверхні Т.с. не може обмінюватися з зовнішнім се¬редовищем енергією, вона називається ізольованою; якщо не може обмінюватися речовиною – закритою. Т.с., яка може обмінюватися з зовнішнім середовищем речовиною, називається відкритою. Розглядаються також умови часткової ізольованості. Так, адіабатично ізольована Т.с. не може обмінюватися з навколишнім середовищем теплотою, а механічно ізольована – роботою.

Стан, в якому знаходиться Т.с., визначається сукупністю незалежних параметрів стану. Якщо кожний інтенсивний параметр стану має однакове значення у всіх частинах системи або змінюється неперервно від точки до точки, то така Т.с. називається гомогенною; якщо деякі з інтенсивних параметрів стану в межах Т.с. змінюються стрибком, система називається гетерогенною. Розрізняють також одно-, дво- і багатокомпонентні системи. Вугільні дисперсії і суспензії є нерівноважними Т.с.

Ізольована термодинамічна система[ред.ред. код]

Ізольована термодинамічна система — ідеалізована термодинамічна система, яка не взаємодіє з навколишнім середовищем. Енергія та маса такої системи залишаються сталими, система не обмінюється з зовнішніми тілами ні енергією (у вигляді теплоти, випромінювання, роботи тощо), ні речовиною.

Поняття ізольованої системи корисно для наближеного опису реальних процесів та побудови їх математичних моделей. Так, розглядаючи процеси теплообміну в системі, що складається з кількох тіл, які спочатку мають різні температури (наприклад, система з води, льоду та металевого сосуду), можна проігнорувати теплообміном цих речовин з навколишнім середовищем (з повітрям).

Повністю ізольованих систем в природі не існує, але деяких з них можна умовно, протягом певного часу, вважати ізольованими. Ще однією причиною неможливості існування ізольованих систем є існування космічного реліктового випромінювання з температурою 2,7 K, яке є наслідком Великого Вибуху. Це випромінювання взаємодіє з усіма тілами Всесвіту.

Закрита термодинамічна система[ред.ред. код]

Закрита термодинамічна система — це термодинамічна система, яка не обмінюється своєю речовиною з навколишнім середовищем, але може обмінюватись енергією на відміну від ізольованої системи.

Закрита термодинамічна система може отримувати енергію від зовнішніх тіл, якщо над нею виконана робота або у вигляді теплоти. Аналогічно, вона віддає енергію, виконуючи роботу над зовнішніми тілами, або віддаючи тепло.

Відкрита термодинамічна система[ред.ред. код]

Відкрита термодинамічна система — термодинамічна система, яка може обмінюватися з навколишнім середовищем не тільки енергією, а й речовиною.

В стані термодинамічної рівноваги приток речовини до відкритої системи і витік речовини з неї зрівноважуються. В такому стані хімічний потенціал кожного роду частинок у системі вирівнюється.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное реководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. — 4-е изд., испр. — М.: Наука. — Гл. ред. физ-мат. лит., 1989 — 576 с. — ISBN 5-02-014031-7

Література[ред.ред. код]