Оқшауланған термодинамикалық жүйенің тепе-теңдік шарты

Термодинамикалық жүйе – сыртқы қоршаған ортадан ойша бөлініп қарастырылатын, өзара жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не заттар жиыны. Ол жабық, ашық, оқшауланған деп үшке бөлінеді. Жабық жүйе - өзін қоршааған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен ғана алмасады. Ашық жүйе - өзін қоршаған ортамен зат алмасуы да энергия алмасуы да орын алатын жүйелер. Оқшауланған жүйе – қоршаған ортамен зат және энергия алмаспайтын және сыртқы ортаға қарсы жұмыс істемейтін жүйе. Термодинамикалық жүйенің күйі термодинамикалық параметрлерімен сипатталады. (температура, қысым, көлем, концентрация т.б.).

Күйдің термодинамикалық ықтималдығы

Термодинамикалық ықтималдық - берілген жүйе күйінің орындалуы мүмкін тэсілдерінің саны.

Макрожүйенің қандай да бір нақты күйге келу әдістерінің саны жүйе күйінің  термодинамикалық ықтималдығы деп аталады. жүйенің энтропиясы мен термодинамикалық ықтималдық арасындағы байланыс больцман формуласымен анықталады:

_S=kLnw

   жүйе күйінің  термодинамикалық ықтималдығы w жүйені құрайтын бөлшектердің координаттар және жылдамдықтар бойынша таралу санына тең (_w ). Оңашаланған тұйық жүйедегі  қайтымды процестерде термо-динамикалық ықтималдық тұрақты болады (_w=const), ал қайтымсыз процестерде ылғи артып отырады  ( _Dw>0). Осыдан шығатын қорытынды:  қайтымсыз процестің нәтижесінде жүйе ең төменгі орнықсыз ықтимал күйден ең жоғарғы орнықты күйге (тепе-теңдікке)  келеді.

Термодинамиканың екінші бастамасының статикалық мәні.

Өте ерте кезден белгілі болғандай жұмыс толығымен жылулыққа өзгереді, мысалға үйкеліс, соққы, тежеу процесінде. Ал жылу машиналарында жылулықтың жұмысқа өзгеруі ерекше процеспен өтеді. Жылулықтың жұмысқа өзгеруі тек қана жылу көзі мен жылуқабылдағыштың арасында температуралық айырма болғанда іске асырылады. Сонымен бірге барлық жылулық толығымен жұмысқа өзгеруі мүмкін емес.

Жылу ағынының бағытын көрсетіп, жылулықтың жұмысқа өзгеруінің максималды мүмкіндік шегін көрсететін заңдылық термодинамиканың екінші заңы деп аталады.

Сипаттамалық функция. Тұрақты тепе-теңдік шарты.

Кез келген энергия материяның қозғалу түріне сәйкес және ол сан алуан құбылыста кездесуі мүмкін. Олар біріге келіп, сипаттамалық функция деген ұғымды білдіреді. Сипаттамалық функция деп системалардың термодинамикалық қасиеттерін айқын көрсететін күй функциялары мен олардың туындыларын айтады. Термодинамикада аса көп таралған мынадай бес сипаттамалық функция белгілі: ішкі энергия (U); энтальпия (H); энтропия (S); изобара-изотермалық потенциал (G); изохора-изотермалық потенциал (Ғ).

Химиялық потенциал.

Химиялық потенциал — белгілі бір зат компоненттерінің қан-дай күйде екенін сипаттайтын шама. Химиялық потенциалдьщ гомогенді және гетерогенді системадағы химиялық реакциялар мен химиялық тепе-теңдікті зерттеудегі маңызы орасан зор. Әдет-те химиялық потенциал компоненттің бір моліне есептелінеді.

Температураның толық газды және термодинамикалық шкаласы. Температураның практикалық термодинамикалық шкаласы.

Температуралық шкала – температураның әр түрлі мәндеріне сәйкес келетін цифрлар тізбегінің жүйесі. Температура тікелей өлшеуге болмайтын шама. Сондықтан оның мәнін қарастырылып отырған заттың басқа бір физикалық қасиетінің (көлемнің, қысымның, электр кедергісінің, ЭҚК-нің, сәуле шығару қарқындылығының және т. б.) температуралық өзгерісі бойынша анықтайды. Температуралық шкаланы құру үшін температураның бастапқы санақ нүктесі және температура бірлігінің өлшемі (градус) таңдап алынады. Эмпирикалық температуралық шкала әдетте осылай анықталады.  Эмпирикалық температуралық шкаланың термометрлік заттың қасиетіне тәуелді болуы оның негізгі кемшілігі болып есептеледі. Термодинамиканың екінші бастамасына негізделген термодинамикалық Температуралық шкалада мұндай кемшілік жоқтың қасы. Абсолют термодинамикалық температуралық шкала (Кельвин шкаласы) Карно цикліне негізделіп жасалды.

Пайдалы жұмыстың қайтымдылығы және өндірісі. Эксергия.

Температурасы Т₁ ыстық жылу көзінен алынған Q₁ жылулығының жұмыстық қабілеті (немесе эксергия) деп осы жылулықтан температурасы Т₀ суық жылу көзі ретінде сыртқы орта болғандағы алынатын максималды пайдалы жұмысты айтамыз.L^’_max=Q₁(1-T₀/T). Q₁ жылулық есебінен максималды пайдалы жұмыс алынады: L^’_max=Q₁-T₀∆S_ыс. Жылулықтың жұмыстық қабілетінің шығыны: ∆S=L’_max-L’= T₀(∆S_суық-∆S_ыс)

Заттардың термодинамикалық қасиеттері

Жалпы алғанда жұмыстық дененің кез келген екі параметрі еркін түрде өзгеруі мүмкін. Бірақ кейбір жеке оқиғалар көбірек ықылас тудырады. Жеке термодинамикалық процестерге жататындары: изохорлы(dv=0), изобарлы(dp=0), изотермалы(dT=0), адиабатты(dq=0) және кейбір белгілі жағдайларды жоғарыда көрсетілген барлық термодинамикалық процестердің қорытылған түрін қарастыратын политропты процесс.

Эндрюс тәжірибесі.

Эндрюс экспериментально исследовал Р,v,T - зависимости для двуокиси углерода (углекислоты) СО₂, подвергая ее сжатию при различных постоянных температурах. При сравнительно низкой температуре с повышением давления сначала объем плавно уменьшается. При достижении определенного для каждой температуры давления объем уменьшается без изменения давления, при этом в прозрачной трубке, где находится СО₂, можно визуально наблюдать переход газа в жидкость при наличии поверхности раздела фаз. После превращения всей газовой фазы в капельную жидкость дальнейшее повышение давления незначительно сказывается на изменении объема, и изотерма резко поднимается вверх.