Відмінності між версіями «Термодинамічна система»

оформлення
(оформлення)
'''Термодинам́ічна сист́ема''' ({{lang-en|thermodynamic system}}) — об'єкт вивчення [[термодинаміка|термодинаміки]], сукупність [[Матеріальне тіло|матеріальних тіл]], які перебувають у взаємодії з [[Навколишнє середовище|навколишніми тілами]] і можуть обмінюватися з ними [[енергія|енергією]] і [[частинка|частинками]]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 ==
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 - виокремлена сукупність матеріальних тіл, які взаємодіють як між собою, так і з навколишнім середовищем.
 
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 [[термодинамічна рівновага|термодинамічної рівноваги]]. У рівноважному стані термодинамічна система характеризується [[температура|температурою]], сталим хімічним складом і [[тиск]]ом.
 
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.
 
Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття [[термодинамічна рівновага|термодинамічної рівноваги]]. У рівноважному стані термодинамічна система характеризується сталими [[температура|температурою]], сталим хімічним складом і [[тиск]]ом.
;Стан термодинамічної системи:
{{main|Стан термодинамічної системи}}
Сукупність значень деякої кількості [[фізична величина|фізичних величин]], що характеризує [[фізичні властивості]] тіла (системи тіл), визначає стан тіл (системи тіл) — &nbsp;є <tt>''станом термодинамічної системи</tt>''<ref>''Яворский&nbsp;Б.&nbsp;М., Селезнев&nbsp;Ю.&nbsp;А.'' Справочное реководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. &nbsp;  4-е изд., испр. &nbsp;  М.: Наука. &nbsp;  Гл. ред. физ-мат. лит., 1989 — 5761989–576&nbsp;с. &nbsp;— ISBN 5-02-014031-7</ref>.
 
Основні термодинамічні параметри стану системи, що характеризують макроскопічний стан тіл: [[тиск]], [[температура]] і {[питомий об'єм]] (''p'', ''T'', ''v'').
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.
 
== Класифікація ==
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.
Залежно від умов взаємодії з іншими системами розрізняють системи:
== Ізольована термодинамічна система ==
* 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|теплообміну]] в системі, що складається з кількох тіл, які спочатку мають різні температури (наприклад, система з [[вода|води]], льоду та металевого сосуду), можна проігнорувати теплообміном цих речовин з навколишнім середовищем (з повітрям).
 
Поняття ізольованої системи корисно для наближеного опису реальних процесів та побудови їх математичних моделей. Так, розглядаючи процеси [[теплообмін|теплообміну]]у в системі, що складається з кількох тіл, які спочатку мають різні температури (наприклад, система з [[вода|води]], льоду та металевогометалевої сосудупосудини), 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|Всесвіту]].
 
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|Всесвіту]]у.
== Закрита термодинамічна система ==
 
=== 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]] 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.
 
== Примітки ==
{{reflist}}
 
== Література ==
== Джерела ==
* {{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
51 709

редагувань