2.2. Состояние тдс
2.2.1.Определение.
Состояние ТДС – это совокупность всех ее измеримых макроскопических свойств, имеющих, следовательно, количественное выражение. Макроскопический характер свойств означает, что их можно приписать только к системе в целом, а не отдельным частицам, которые составляют ТДС ( Т, р, V, c, U, nk). Количественные характеристики состояния связаны между собой. Поэтому существует минимальный набор характеристик системы, называемых параметрами, задание которых позволяет полностью описать свойства системы. Количество этих параметров зависит от типа системы. В простейшем случае для закрытой гомогенной газовой системы в состоянии равновесия достаточно задать только 2 параметра. Для открытой системы кроме этих 2 характеристик системы требуется задать число молей каждого компонента.
2.2.2. Равновесие
Классическая термодинамика обычно ограничивается рассмотрением равновесных состояний ТДС. Равновесие - это такое состояние, к которому самопроизвольно приходит ТДС, и в котором она может существовать бесконечно долго в отсутствие внешних воздействий. Для определения равновесного состояния всегда требуется меньшее количество параметров, чем для неравновесных систем.
2.2.3. Уравнение соcтояния связывает параметры состояния и относится к фазе. Общий вид его f (p,V, T) = 0. Простейший вид уравнения состояния имеет идеальный газ pV = nRT, (1.1)
где R = 8.314 Дж/(моль.К) = 1,987 кал/(моль.К) = 0,082 л.атм/(моль.К) .
[p] = Па, 1атм = 1,013*105 Па = 760 мм рт.ст.,
[V ] = м3, 1 м3 = 103 л,
[T] = К,
[n] = моль, N = 6.02*1023 моль-1= 6,02*1026 кмоль-1 .
2.2.4. Функции сост ояния – это характеристики системы, которые зависят только от параметров состояния, но не зависят от способа его достижения.
∙ F
(x,y),
например, F(V,T)
=
0, dF
– полный
дифференциал
dF
=
dV
+
dT,
(1.2)
F2
– F1
= F.
(1.3)
Изменение функции состояния не зависит от пути перехода, а определяется только начальным и конечным состоянием, F – всегда разность между конечным (F2) и начальным (F1) состоянием.
2.2.5. Классификация параметров и функций состояния
2.2.5.1. Интенсивные свойства при контакте двух систем выравниваются
(температура, давление, поверхностное натяжение, электрический потен-циал) Y’1 Y’’1
Y2 = Y’2 = Y’’2, Y’1 Y2 Y’’1. (1.4)
2.2.5.2. Экстенсивные свойства при объединении (контакте) двух систем складываются ( Объем, число молей, энергия, теплоемкость и т. д.)
X = X’ + X’’ (1.5)
Экстенсивные свойства зависят от массы. Чтобы описать экстенсивные свойства, их относят к определенному количеству вещества, например,
к одному молю X/n = X – мольные величины,
к единице массы X/m = Xуд. – удельные величины,
к единице объема X/V = – плотности.
Мольные величины не зависят от массы, поэтому их иногда относят к интенсивным свойствам, он они не обладают главной особенностью интенсивных величин – они не выравниваются при контакте.
2.3. Термодинамический процесс - изменение состояния системы при взаимодействии с окружающей средой.