Термодинамическая система

в зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой

изолированная

“неизолированная”

(система, которая не взаимодействует с окру-жающей средой, т.е. не обменивается со средой ни энергией, ни веществом)

U = const

V = const

закрытая

открытая

система, которая обме-нивается с окружающей средой и энергией, и веществом)

(диффузия вещества – флакон духов с открытой пробкой)

U = var

V = var

(система, которая обме-нивается с окружающей средой только энергией)

(охлаждение куска горя-чего Ме)

U = var

V = const

Состояние системы – совокупность ее физических и химических свойств.

Состояние системы характеризуется с помощью термодинамических параметров (Т, Р, V, С). (С – концентрация веществ, входящих в систему).

Математическое выражение, связывающее параметры состояния, называется уравнением состояния:

PV = νRT,

где ν – количество вещества.

Вполне естественно, что изменение хотя бы одного из этих параметров вызывает изменение состояния системы, то есть в системе осуществляется термодинамический процесс.

Термодинамический процесс – всякое изменение состояния системы, сопровождающееся изменением хотя бы одного из термодинамических параметров.

Процессы можно классифицировать по самым различным признакам, одним из которых является условие их протекания.

Процессы

изохорный

(V = const)

изобарный

(P = const)

изотермический

(Т = const)

В основе термодинамики лежат основные начала (или законы), которые формулируются как постулаты, и являются обобщением практического опыта человечества.

Первое начало термодинамики ( I н т/д )

Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения и превращения энергии применительно к макросистема, т.е. энергия не исчезает и не появляется ниоткуда, а может только переходить из одного вида в другой.

С помощью первого начала термодинамики может быть проанализирована энергетика любых интересующих нас процессов.

Для химических процессов применяют следующую формулировку закона сохранения:

“Теплота, полученная системой извне, расходуется на увеличение внутренней энергии и работу, совершенную системой ”

Математическое выражение первого начал термодинамики принимает вид:

Q = Δ U + A (для открытых систем),

, где U – внутренняя энергия, А – работа, совершенная системой

При этом важное значение имеет понятие внутренней энергии. Каждая система характеризуется ее внутренней энергией.

Внутренняя энергия системы ( U ) представляет собой сумму кинетической и потенциальной энергии всех частиц, составляющих данную систему (без учета кинетической и потенциальной энергии системы в целом) .

“U” – сумма различных видов энергии:

U = Е (Е _пост. + Е _вр) + Е + Е + Е + Е + Е ….

Вращ. элект-рона

Внутр. ядра

Межмолекул. взаимо-действия

Внутри-молекул. движение атомов

Кин. движ. молекул

Как видно, “U” зависит от многих переменных, поэтому определение абсолютных значений “U” затруднено, из-за неопределенности точки начала отсчета, для которого бы U = 0. Поэтому на практике рассматривают изменение внутренней энергии, то есть величину ( ∆U ).

“U” системы изменяется при ее взаимодействии с окружающей средой. Обобщение опыта человечества показывает, что существует только два способа обмена энергией между системой и окружающей средой : либо в форме теплоты, либо в форме работы.

“Q” – форма передачи энергии путем хаотического движения частиц;

“А” – форма передачи энергии путем согласованного, упорядоченного движения частиц.

Q и А проявляются только при протекании процессов и являются лишь формами передачи энергии, и ни в коем случае не являются самой энергией. В отличие от U, понятия Q и А относятся не к системам, а к процессам.