2. Термодинамическая система.

Термодинамика имеет дело с термодинамической системой — совокупностью макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой).

Термодинамические системы, не обменивающиеся с внешней средой ни энергией, ни веществом, называются замкнутыми.

Основа термодинамического метода — определение состояния термодинамической системы.

Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами состояния или макропараметрами) — совокупностью физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы. Обычно в качестве термодинамических параметров состояния выбирают температуру, давление и объем.

Параметры состояния системы могут изменяться. Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров, называется термодинамическим процессом.

Если для данной системы внешние условия не изменяются и состояние системы с течением времени не меняется, то эта система находится в термодинамическом равновесии.

3. Температура.

Температура — одно из основных понятий, играющих важнейшую роль в физике в целом.

Температура — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая ее внутреннюю тепловую энергию и направление теплообмена между телами.

В молекулярной физике температура определяет кинетическую энергию молекул, а, следовательно скорость их хаотического движения, частоту и силу их взаимодействия (соударений). Скорость движения молекул зависит от температуры, поэтому такое движение называют тепловым.

В настоящее время используют две температурные шкалы.

Международная практическая шкала (шкала Цельсия ) градуированная в градусах Цельсия (°С) по двум реперным точкам — температурам замерзания и кипения воды при давлении 1,013·10⁵ Па, которые принимаются соответственно 0°С и 100°С.

Термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина), градуированная в градусах Кельвина (К) определяется по одной реперной точке — тройной точке воды — температуре, при которой лед, вода и насыщенный пар при давлении 609 Па находятся в термодинамическом равновесии.

Температура этой точки по данной шкале равна 273,15К. Температура Т = 0К называется нулем Кельвина (абсолютный нуль).

Термодинамическая температура (Т) и температура (t) по Международной практической шкале связаны соотношением

Τ = 273,15 + t

Нормальные условия:

Т_о = 273,15 К = 0°С,

р₀ = 101325 Па. ≈ 1,013·10⁵ Па. → Одна техн. атм. (1т.а = 1кг/1см²).

4. Масса и размеры молекул, число Авогадро.

Для характеристики масс атомов и молекул применяются величины, получившие название относительной атомной массы элемента (сокращенно – атомной массы) и относительной молекулярной массы вещества (сокращенно – молекулярной массы).

4.1. Атомная единица массы

Единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углерода ¹²С , называется атомной единицей массы (а.е.м.). Обозначим эту единицу, выраженную в килограммах, через m_ед .

→ атомная единица массы (а.е.м.)

4.2. Атомной массой ( A_r ) химического элемента называется отношение массы одного атома этого элемента к 1/12 массы атома ¹²С (так обозначается изотоп углерода с массовым числом 12):

4.3. Молекулярной массой ( М_r ) вещества называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома ¹²С :

Как следует из определения, атомная и молекулярная массы являются безразмерными величинами.

Масса атома , выраженная в килограммах, будет равна:

m_a = A_r·m_ед ,

масса молекулы: m_м = M_r· m_ед .

Количество вещества, в котором содержится число частиц (атомов, молекул, ионов, электронов, и т.д.), равное числу атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С , называется молем.