Динамическая система, в которой могут быть группа тел, тело или часть

Тела. Внешняя среда называется окружающей средой. Таким образом

Термодинамическая система это совокупность макроскопических тел,

обменивающихся энергией друг с другом и окружающей средой (например,

Термодинамической системой может быть газ, находящейся в цилиндре с

Поршнем.

Изолированная система – термодинамическая система не взаимодей-

Ствующая с окружающей средой.

Адиабатная (теплоизолированная) система – система имеет адиабат-

Ную оболочку, которая исключает теплообмен с окружающей средой.

Гомогенная система – однородная система по составу и физическому

Строению, внутри которой нет поверхностей раздела (лед, вода, газы).

Гетерогенная система – система, состоящая из нескольких гомогенных

Частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от

Другой поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар).

В тепловых машинах (двигателях) механическая работа совершается с

Помощью рабочих тел – газ, пар.

Параметры состояния.

Величины, которые характеризуют состояние термодинамической

Системы называются термодинамическими параметрами состояния. Такими

Параметрами являются: удельный объем, абсолютное давление, абсолют-

Ная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, тепло-

Емкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного,

Электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазной системы

Можно однозначно определить 3-мя параметрами: удельным объемом (v),

Температурой (Т) и давлением (p).

Удельный объем – величина, определяемая отношением объема

Вещества к его массе.

v = V / m, [м3/кг]. (1.1)

Плотность вещества – величина, обратная удельному объему и опре-

Деляемая отношением массы к объему вещества.

ρ = m / V, [кг/м3]. (1.2)

Давление – определяется силой, действующей на единицу поверхности,

И с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат

Ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

p = F / S, [Па; Н/м2] (1.3)

Внесистемные единицы давления:

1 кгс/м2 = 9,81 Па = 1 мм.водн.ст.

1 ат. (техн. атмосфера) = 1 кгс/см2 = 98,1 кПа.

1 атм. (физическая атмосфера) = 101,325 кПа = 760 мм. рт. ст.

1 ат. = 0,968 атм.

1 мм. рт. ст. = 133,32 Па.

1 бар = 0,1 МПа = 100 кПа = 105 Па = 1,019 ат. = 0,987 атм. = 750 мм. рт. ст.

Различают избыточное и абсолютное давление.

Избыточное давление (pи) – разность между давлением в рассматрива-

Емой системе и давлением окружающей среды.

Абсолютное давление (p) – давление, отсчитываемое от абсолютного

Нуля давления или от абсолютного вакуума. Это давление является термоди-

Намическим параметром состояния.

Абсолютное давление определяется:

При давлении в сосуде (системе) больше атмосферного:

p = pо + pи. (1.4)

При давлении в сосуде меньше атмосферного:

p = pо _ pв. (1.5)

Где pо – атмосферное давление; pв – давление вакуума.

Температура – характеризует степень нагрева тела и представляет

Собой меру средней кинетической энергии его молекул.

За термодинамический параметр состояния системы принимают

Термодинамическую температуру (Т), иначе абсолютную температуру.

Она всегда положительна, При температуре абсолютного нуля (Т = 0) любые

Тепловые движения прекращаются и это является началом отсчета абсолют-

Ной температуры.

Уравнение состояния и термодинамический процесс.

Основные термодинамические параметры состояния системы p, v, Т

Зависят друг от друга и взаимно связаны между собой определенным уравне-

нием, которое называется уравнением состояния:

f (p, v, Т) = 0. (1.6)

Равновесным состоянием называется состояние системы, при котором

Во всех ее точках объема значения p, v и Т и других физических свойств

Одинаковы.

Совокупность изменений состояния термодинамической системы при

Переходе из одного состояния в другое называется термодинамическим

Процессом. Термодинамические процессы бывают равновесные и неравно-

Весные.

Если процесс проходит через ряд равновесных состояний, то он назы-

Вается равновесным. После проведения равновесного процесса в прямом, а

Затем в обратном направлении в системе и в окружающей среде не происхо-

Дит никаких изменений. Поэтому такие процессы называют также обрати-

Мыми.

Обратимый процесс является идеальным. В реальных условиях все

Процессы являются неравновесными. Следовательно, все реальные процессы

Необратимы. Однако понятие равновесного процесса позволяет использовать

Теорию термодинамического равновесия для исследования реальных