§3.1. СОСТОЯНИЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ТЕЛ В ТЕРМОДИНАМИКЕ
Вы знаете, как характеризуется состояние системы частиц (или тел) в классической механике. По-смотрим, как определяется состояние макроскопических тел в термодинамике.
В механике состояние системы частиц определяется их положениями (координатами) и скоростями.
По начальным коорди-натам и скоростям можно при заданных силах найти положение и скорости частиц в любой последующий момент времени.Определить подобным образом внутреннее состояние макроскопических тел, состоящих из огромного числа частиц, нельзя. Однако поведение макроскопических тел можно охарактеризовать немногим числом физических величин, относящихся не к отдельным молекулам, слагающим тела, а ко всему мак-роскопическому телу в целом. К числу таких величин относятся объем V, давление р, температура t и др.
Так, газ данной массы всегда занимает некоторый объем, имеет определенные давление и температуру. Объем и давление представляют собой механические величины, описывающие состояние газа. Понятие температуры в механике не рассматривается, так как она характеризует внутреннее состояние тел.
Макроскопические параметры
Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел называется термодинамической системой (от греч. systema — целое, составленное из частей).
Величины, характеризующие состояние термодинамической системы без учета молекулярного строения тел, называют макроскопическими (или термодинамическими) пара-метрами. Макроскопические параметры не исчерпываются объемом, давлением и температурой. Например, для смеси газов нужно знать концентрации отдельных компонентов смеси. Если вещество находится в электрическом или магнитном поле, то необходимо задать характеристики этих полей в веществе.
В то же время форма сосуда, в котором находится газ, не является существенной для определения его состояния. Например, кислород в сосуде, изображенном на рисунке 3.1, а, будет находиться точно в таком же состоянии, в каком и кис-
? лород в сосуде другой формы (рис.
3.1, б), если объемы сосудов, массы и температуры газов одинаковы. В частности, давления газов в обоих сосудах равны. Не зависит от формы сосуда сжимаемость газа и его другие свойства.Давление газа в молекулярно-кинетической теории
На примере давления газа выясним, какой смысл имеют макроскопические параметры с молекулярно-кинетической точки зрения.
Пусть газ находится в закрытом сосуде. Манометр показывает давление газа р0. Как возникает это давление? Каждая молекула газа, ударяясь о стенку, в течение малого промежутка времени действует на нее с определенной силой. В результате беспорядочных ударов о стенку сила, действующая со стороны всех молекул на поверхность стенки единичной площади, т. е. давление, будет быстро меняться со временем примерно так, как показано на рисунке 3.2. Однако действия, вызванные ударами отдельных молекул, настолько слабы, что манометром они не регистрируются. Манометр фиксирует среднюю по времени силу, действующую на каждую единицу площади поверхности его чувствительного элемента — мембраны. Несмотря на небольшие изменения давления, среднее значение давления р0 практически оказывается вполне опре-деленным, так как ударов о стенку очень много, а массы молекул очень малы.
Состояние термодинамической системы характеризуется макроскопическими параметрами — объемом, давлением и температурой.
PL
Рис. 3.2
Еще по теме §3.1. СОСТОЯНИЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ТЕЛ В ТЕРМОДИНАМИКЕ:
- Термодинамика и электромагнетизм
- о том, благодаря чему каждое вновь образованное тело принадлежит к определенному роду вещей и отличается от других [тел]
- Теорема 16. Идея всякого состояния, в которое тело человеческое приводится действием внешних: тел, должна заключать в себе как природу человеческого тела, так и природу тела внешнего.
- Структура дорожки Крамара из вихрей эфира, торсионные поля (СВИ, спайки и др.) зависят от радиуса крутящихся тел, от скорости вращения, движения и от других вполне конкретных физических параметров тел и среды, которые их порождают.
- Химическая термодинамика
- § 5. Физические основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики
- Теорема 39. Идея того, что обще и свойственно человеческому телу и некоторым из внешних тел, со стороны которых тело человеческое обыкновенно подвергается действиям, и что одинаково находится как в части каждого из этих тел, так и в целом, будет в душе также адекватна.
- Лемма 4. Если в каком-либо теле или индивидууме, составленном из нескольких тел, некоторые из этих последних выделяются, а на их место станет такое же число других тел той же природы, то индивидуум сохранит свою прежнюю природу без всякого изменения своей формы.
- Теорема 22. Человеческая душа воспринимает не только состояния тела, но также и идеи этих состояний.
- Теорема 36 Если бы тело, например наша рука, могла двигаться по любому направлению с равным движением, нисколько не противодействуя другим телам и не встречая противодействия со стороны других тел, то в пространстве, по которому она движется, необходимо будет двигаться столько же тел в одном направлении, сколько во всяком другом, со скоростью, равной скорости руки.
- Лемма 6. Если некоторые из тел, слагающих индивидуум, будут принуждены изменить движение, которое они имеют по одному направлению, на движение по другому направлению, но таким образом, что будут в состоянии продолжать свои движения и сообщать их друг другу таким же образом, как и прежде, то и индивидуум сохранит свою природу без всякого изменения формы.