1.2.2. Параметры состояния.
Термодинамические функции
Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует её состояние. Изменение каких-либо свойств системы означает изменение её состояния. Величины, которые характеризуют состояние системы и могут быть непосредственно измерены, называются термодинамическими параметрами состояния. Основными параметрами состояния являются: давление Р, объём V, температура Т, концент-рация с.
Математическое уравнение, которое связы-вает параметры состояния, называется уравнением состояния. Кроме параметров состо-яния, в термодинамике широко используются величины, называемые термодинамическими функциями. Это переменные величины, которые не могут быть непосредственно измерены и зависят от параметров состояния. К термодинамическим функциям относятся: внутренняя энергия U, теплота Q, механическая работа A, энтальпия H, энтропия S и др. Термодинамические функции бывают двух видов: функции состояния и функции процесса. К функциям состояния относятся такие, изменения которых не зависят от пути и способа проведения процесса, а зависят только от начального и конечного состояния системы. Так, например, функцией состояния является внутренняя энергия системы U. Это означает, что если в начальном состоянии системы её внутренняя энергия равна U1, а в конечном U2, то изменение ΔU = U2 - U1 не зависит от того, как осуществляется процесс. К функциям процесса относятся теплота Q и работа A.
1.2.3. Энергия системы
Энергия (термин греческого происхождения) – это мера способности системы совершать работу. Единицей измерения энергии (и работы) в системе СИ является – Джоуль (Дж, кДж). В химической термодинамике одну из важных величин представляет внутренняя энергия U системы. Внутренняя энергия включает энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию взаимодействия между атомами, энергию вращательного движения электронов в атомах, энергию, заключенную в ядрах и т. д.
Внутренняя энергия U (единицы измерения - Дж, кДж) – запас энергии системы, слагающийся из кинетической энергии движения (поступате-льные, вращательные, колебательные движения) составляющих её частиц (атомов, молекул, ионов, электронов и др.) и потенциальной энергии их взаимодействия (силы притяжения внутри частиц и между ними). Внутренняя энергия системы меньше полной энергии систе-мы на величину, равную сумме потенциальной и кинетической энергии системы как целого.
Внутренняя энергия U является функцией состояния, абсолютное значение её измерить нельзя, а можно определить лишь изменение внутренней энергии: ΔU = Uкон – Uнач в результате какого-то процесса. Если внутренняя энергия системы увеличивается, то величина ΔU берётся со знаком «плюс», напротив, отрицательная величина ΔU говорит об уменьшении внутренней энергии.
Помимо внутренней энергии, полная энергия системы включает кинетическую и потенциальную энергию системы в целом. Кинетическая энергия связана с движением тела. Она зависит от его массы m и скорости v и равна 1/2 mv2. Потенциальная энергия – это энергия положения системы по отношению к центру Земли.