Відмінності між версіями «Термодинамічна система»

об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією і частинками.
[неперевірена версія][перевірена версія]
м (→‎top: clean up за допомогою AWB)
 
(Не показано 43 проміжні версії 19 користувачів)
Рядок 1: Рядок 1:
'''Термодинам́ічна сист́ема''' — об'єкт вивчення [[термодинаміка|термодинаміки]], сукупність [[Матеріальне тіло|матеріальних тіл]], що є об’єктами вивчення і які перебувають у взаємодії з [[Навколишнє середовище|навколишніми тілами]].
+
'''Термодинам́ічна сист́ема''' ({{lang-en|thermodynamic system}}) — об'єкт вивчення [[термодинаміка|термодинаміки]], сукупність [[Матеріальне тіло|матеріальних тіл]], які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними [[енергія|енергією]] і [[частинка]]ми. Вона має межі, що відокремлюють її від навколишнього середовища, і ці межі можуть бути як реальними (газ у резервуарі, межа розділу фаз), так і чисто умовними у вигляді контрольної поверхні.
   
  +
== Загальний опис ==
Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття [[термодинамічна рівновага|термодинамічної рівноваги]].
 
  +
Термодинамічна система, між будь-якими частинами якої відсутні поверхні розділу, називається ''гомогенною''. Якщо ж вона складається з окремих частин, розмежованих поверхнями розділу, — ''гетерогенною'', однорідна частина якої називається ''[[термодинамічна фаза|фазою]]''.
   
  +
Термодинамічна система може енергетично взаємодіяти з навколишнім середовищем і з іншими системами, а також обмінюватися з ними речовиною.
У рівноважному стані термодинамічна система характеризується [[температура|температурою]].
 
   
  +
Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття [[термодинамічна рівновага|термодинамічної рівноваги]]. Розрізняють рівноважний і нерівноважний стани термодинамічної системи. Рівноважним термодинамічним станом називають стан тіла чи системи, що не змінюється в часі без зовнішнього енергетичного впливу. При цьому зникають усякі макроскопічні зміни (дифузія, теплообмін, хімічні реакції), хоча тепловий (мікроскопічний) рух молекул не припиняється. Стан термодинамічної системи, при якому у всіх її частинах температура однакова, називають ізотермічним рівноважним станом.
[[Категорія:Термодинаміка]]
 
  +
[[en:thermodynamic system]]
 
 
У рівноважному стані термодинамічна система характеризується сталими [[температура|температурою]], хімічним складом і [[тиск]]ом.
  +
;Стан термодинамічної системи:
  +
{{main|Стан термодинамічної системи}}
  +
Сукупність значень деякої кількості [[фізична величина|фізичних величин]], що характеризує макроскопічні [[фізичні властивості]] тіла (системи тіл) та визначає їх фізичний стан називають ''станом термодинамічної системи''<ref>''Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К.'', 2007.&nbsp;— С. 164.</ref>.
  +
  +
До основних термодинамічних параметрів стану системи, що характеризують макроскопічний стан тіл належать: [[тиск]], [[температура]] та [[питомий об'єм]] (''p'', ''T'', ''v'').
  +
  +
== Класифікація ==
  +
Залежно від умов взаємодії з іншими системами розрізняють системи:
  +
* відкриту&nbsp;— за наявності обміну енергією та речовиною з іншими системами;
  +
* закриту&nbsp;— за відсутності обміну речовиною з іншими системами;
  +
* ізольовану&nbsp;— за відсутності обміну енергією й речовиною з іншими системами.
  +
  +
=== Ізольована термодинамічна система ===
  +
{{main|Ізольована термодинамічна система}}
  +
Ізольована термодинамічна система&nbsp;— 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, [[Електромагнітне випромінювання|випромінювання]], роботи тощо), ні речовиною.
  +
  +
Розглядаються також умови часткової ізольованості. Так, адіабатично ізольована термодинамічна система не може обмінюватися з навколишнім середовищем теплотою, а механічно ізольована&nbsp;— роботою.
  +
  +
Поняття ізольованої системи корисно для наближеного опису реальних процесів та побудови їх математичних моделей. Так, розглядаючи процеси [[теплообмін]]у в системі, що складається з кількох тіл, які спочатку мають різні температури (наприклад, система з [[вода|води]], льоду та металевої посудини), можна проігнорувати теплообміном цих речовин з навколишнім середовищем (з повітрям). Ізольована термодинамічна система незалежно від свого початкового стану із часом завжди приходить у стан рівноваги, з якого ніколи не може вийти самовільно.
  +
  +
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 [[реліктове випромінювання|реліктового випромінювання]] з температурою 2,7&nbsp;K, яке є наслідком [[Великий Вибух|Великого Вибуху]]. Це випромінювання взаємодіє з усіма тілами [[Всесвіт]]у.
  +
  +
=== Закрита термодинамічна система ===
  +
{{main|Закрита термодинамічна система}}
  +
Закрита термодинамічна система&nbsp;— це термодинамічна система, яка не обмінюється своєю речовиною з навколишнім середовищем, але може обмінюватись [[енергія|енергією]] на відміну від [[ізольована термодинамічна система|ізольованої системи]].
  +
  +
Закрита термодинамічна система може отримувати енергію від зовнішніх тіл, якщо над нею виконана [[робота (фізика)|робота]] або у вигляді [[теплота|теплоти]]. Аналогічно, вона віддає енергію, виконуючи роботу над зовнішніми тілами, або віддаючи тепло.
  +
  +
=== Відкрита термодинамічна система ===
  +
{{main|Відкрита термодинамічна система}}
  +
Відкрита термодинамічна система&nbsp;— 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.
  +
  +
== Див. також ==
  +
* [[Термодинамічний процес]]
  +
* [[Термодинамічний цикл]]
  +
* [[Термодинамічна температура]]
  +
  +
== Примітки ==
  +
{{reflist}}
  +
  +
== Джерела ==
  +
* {{книга
  +
|автор = Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К.
  +
|заголовок = Довідник з фізики для інженерів та студентів вищих навчальних закладів / Переклад з 8-го переробл. і випр. вид.
  +
|рік = 2007
  +
|видавництво = Навчальна книга — Богдан
  +
|місто = {{Comment|Т.|Тернопіль}}
  +
|сторінок = 1040
  +
|isbn = 966-692-818-3}}
  +
* {{МГЕ}}
  +
* ''Буляндра О. Ф.'' Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів.&nbsp;— К.: Техніка, 2001.&nbsp;— 320 с. ISBN 966-575-103-4
  +
* ''Базаров И. П. '' Термодинамика. Учебник для вузов.&nbsp;— 4-е изд., перераб. и доп.&nbsp;— М.: Высш. шк.&nbsp;— 1991.&nbsp;— 376 с. ISBN 5-06-000626-3
  +
  +
[[Категорія:Термодинамічні системи]]
 
[[Категорія:Фізичні системи]]

Поточна версія на 21:01, 15 листопада 2018

Термодинам́ічна сист́ема (англ. thermodynamic system) — об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією і частинками. Вона має межі, що відокремлюють її від навколишнього середовища, і ці межі можуть бути як реальними (газ у резервуарі, межа розділу фаз), так і чисто умовними у вигляді контрольної поверхні.

Загальний описРедагувати

Термодинамічна система, між будь-якими частинами якої відсутні поверхні розділу, називається гомогенною. Якщо ж вона складається з окремих частин, розмежованих поверхнями розділу, — гетерогенною, однорідна частина якої називається фазою.

Термодинамічна система може енергетично взаємодіяти з навколишнім середовищем і з іншими системами, а також обмінюватися з ними речовиною.

Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття термодинамічної рівноваги. Розрізняють рівноважний і нерівноважний стани термодинамічної системи. Рівноважним термодинамічним станом називають стан тіла чи системи, що не змінюється в часі без зовнішнього енергетичного впливу. При цьому зникають усякі макроскопічні зміни (дифузія, теплообмін, хімічні реакції), хоча тепловий (мікроскопічний) рух молекул не припиняється. Стан термодинамічної системи, при якому у всіх її частинах температура однакова, називають ізотермічним рівноважним станом.

У рівноважному стані термодинамічна система характеризується сталими температурою, хімічним складом і тиском.

Стан термодинамічної системи

Сукупність значень деякої кількості фізичних величин, що характеризує макроскопічні фізичні властивості тіла (системи тіл) та визначає їх фізичний стан називають станом термодинамічної системи[1].

До основних термодинамічних параметрів стану системи, що характеризують макроскопічний стан тіл належать: тиск, температура та питомий об'єм (p, T, v).

КласифікаціяРедагувати

Залежно від умов взаємодії з іншими системами розрізняють системи:

  • відкриту — за наявності обміну енергією та речовиною з іншими системами;
  • закриту — за відсутності обміну речовиною з іншими системами;
  • ізольовану — за відсутності обміну енергією й речовиною з іншими системами.

Ізольована термодинамічна системаРедагувати

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.

Розглядаються також умови часткової ізольованості. Так, адіабатично ізольована термодинамічна система не може обмінюватися з навколишнім середовищем теплотою, а механічно ізольована — роботою.

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 металевої посудини), можна проігнорувати теплообміном цих речовин з навколишнім середовищем (з повітрям). Ізольована термодинамічна система незалежно від свого початкового стану із часом завжди приходить у стан рівноваги, з якого ніколи не може вийти самовільно.

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 системаРедагувати

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 системаРедагувати

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.

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К., 2007. — С. 164.

ДжерелаРедагувати

  • Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К. Довідник з фізики для інженерів та студентів вищих навчальних закладів / Переклад з 8-го переробл. і випр. вид. — Т. : Навчальна книга — Богдан, 2007. — 1040 с. — ISBN 966-692-818-3.
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.
  • Буляндра О. Ф. Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів. — К.: Техніка, 2001. — 320 с. ISBN 966-575-103-4
  • Базаров И. П. Термодинамика. Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк. — 1991. — 376 с. ISBN 5-06-000626-3