1.6. Невозможность осуществления изопроцессов в открытых объёмных системах
Все перечисленные выше изопроцессы,
которые можно осуществить в закрытых
объёмных системах, осуществить в открытых
объёмных системах невозможно.
Действительно, изотермический процесс
в открытой системе осуществить нельзя,
так как в последнем
является функцией
,
а
не входит в уравнение состояния (1.3)
открытых систем. По той же причине
невозможно осуществить в открытой
системе и изобарический процесс, так
как при этом
является функцией
.
Невозможно осуществить в открытой
системе и адиабатический процесс, так
как по определению этого процесса
открытая система должна быть изолированной,
т.е. не должна обмениваться с другими
системами ни энергией, ни частицами,
что противоречит самому определению
открытой системы. Остаётся изохорический
процесс, который выражает зависимость
между
и
при
,
.
Но уравнение состояния (1.3) для открытых
систем как раз и представляет зависимость
между
и
и, казалось бы, что изохорический
процесс в открытой системе мог бы быть
осуществлён. Однако, на самом деле, это
не так. Действительно, для осуществления
изохорического процесса необходимо
заключить открытую систему в проводящую
тепло оболочку¸ непроницаемую для её
частиц
,
т.е. превратить открытую систему в
закрытую. Таким образом, квазистатические
процессы [6], которые могут протекать в
закрытой системе, в открытой системе,
не изменяя её природы, осуществить
нельзя.
1.7. Понятие объёмной плотности теплоёмкости однокомпонентной открытой равновесной системы
Термодинамическими характеристиками закрытой системы являются также её теплоёмкости при изохорическом и изобарическом процессах [8]
=
(1.16)
В открытой системе теплоёмкости
и
ввести невозможно, так как в ней, как
показано выше, осуществить изохорический
и изобарический процессы нельзя. Понятия
и
для открытых однокомпонентных объёмных
систем просто не существуют. Для открытой
системы можно ввести только понятие
объёмной плотности теплоёмкости
.
Она определяется следующим образом
(1.17) В
закрытой системе теплоёмкость всегда
находится для определённого процесса,
который в ней осуществляется. В открытой
однокомпонентной равновесной системе
плотность теплоёмкости
определяется только для одного
единственного равновесного процесса
– процесса, при котором в ней происходит
изменение числа частиц.
1.8. Связь объёмной плотности теплоёмкости с равновесным давлением открытой системы
Дифференцируя по уравнение (1.13), получим
(1.18)
Уравнение (1.18) устанавливает связь
объёмной плотности теплоёмкости
с равновесным давлением
в открытой однокомпонентной объёмной
системе. Выражение (1.18) можно записать
иначе, учитывая уравнение состояния
однокомпонентных открытых объёмных
равновесных систем (1.12)
(1.19)
Сравнивая (1.12) и (1.16) видим аналогию при определении теплоемкостей для закрытой и
открытой систем [1].