Удаан хугацааны турш физикчид болон бусад шинжлэх ухааны төлөөлөгчид туршилтынхаа явцад ажигласан зүйлээ тайлбарлах аргатай байсан. Зөвшилцөл байхгүй, олон тооны нэр томьёо "цэнхэрээс" авсан нь хамт ажиллагсдын дунд төөрөгдөл, үл ойлголцолд хүргэсэн. Цаг хугацаа өнгөрөхөд физикийн салбар бүр өөрийн тогтоосон тодорхойлолт, хэмжилтийн нэгжийг олж авсан. Систем дэх макроскопийн ихэнх өөрчлөлтийг тайлбарласан термодинамик параметрүүд ингэж гарч ирэв.
Тодорхойлолт
Төлөвийн параметрүүд буюу термодинамик параметрүүд нь хамтдаа болон тус бүр нь тус тусад нь ажиглагдаж буй системийг тодорхойлж чадах олон тооны физик хэмжигдэхүүнүүд юм. Үүнд: зэрэг ойлголтууд орно.
- температур ба даралт;
- концентраци, соронзон индукц;
- энтропи;
- энтальпи;
- Гиббс ба Хелмгольцын энерги болон бусад олон.
Эрчим болон өргөн хүрээтэй параметрүүдийг сонгоно уу. Өргөн хүрээтэй нь термодинамик системийн массаас шууд хамааралтай байдаг баэрчимтэй - бусад шалгуураар тодорхойлогддог. Бүх параметрүүд адилхан бие даасан байдаггүй тул системийн тэнцвэрийн төлөвийг тооцоолохын тулд хэд хэдэн параметрийг нэг дор тодорхойлох шаардлагатай.
Үүнээс гадна физикчдийн дунд нэр томъёоны хувьд санал зөрөлдөөн бий. Ижил физик шинж чанарыг өөр өөр зохиогчид процесс, координат, хэмжигдэхүүн, параметр, бүр зүгээр л шинж чанар гэж нэрлэж болно. Энэ бүхэн тухайн эрдэмтэн ямар агуулгаар ашиглахаас хамаарна. Гэхдээ зарим тохиолдолд баримт бичиг, сурах бичиг, захиалга боловсруулагчид дагаж мөрдөх стандарт зөвлөмжүүд байдаг.
Ангилал
Термодинамик үзүүлэлтүүдийн хэд хэдэн ангилал байдаг. Тиймээс, эхний догол мөрөнд үндэслэн бүх хэмжигдэхүүнийг дараахь байдлаар хувааж болно:
- өргөн цар хүрээтэй (нэмэлт) - ийм бодисууд нэмэлтийн хуульд захирагддаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн үнэ цэнэ нь найрлагын тооноос хамаарна;
- эрчимтэй - тэдгээр нь харилцан үйлчлэлийн явцад нэг зэрэгцэн оршдог тул урвалд хэр хэмжээний бодис авсанаас хамаарахгүй.
Системийг бүрдүүлэгч бодисууд байрлах нөхцлөөс хамааран хэмжигдэхүүнийг фазын урвал ба химийн урвалыг тодорхойлсон хэмжигдэхүүнд хувааж болно. Үүнээс гадна урвалжуудын шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Тэдгээр нь: байж болно.
- термомеханик;
- термофизик;
- термохимийн.
Үүнээс гадна ямар ч термодинамик систем тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг тул параметрүүд ньурвалын үр дүнд үүссэн ажил эсвэл дулааныг тодорхойлох, мөн бөөмийн массыг шилжүүлэхэд шаардагдах энергийг тооцоолох боломжийг танд олгоно.
төлөвийн хувьсагч
Термодинамик зэрэг аливаа системийн төлөвийг түүний шинж чанар эсвэл шинж чанарын хослолоор тодорхойлж болно. Зөвхөн цаг хугацааны тодорхой агшинд бүрэн тодорхойлогддог, систем яг яаж ийм байдалд хүрсэнээс үл хамаарах бүх хувьсагчдыг термодинамик төлөвийн параметр (хувьсагч) буюу төлөвийн функц гэж нэрлэдэг.
Хувьсагчийн функцууд цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөхгүй бол системийг хөдөлгөөнгүй гэж үзнэ. Тогтвортой төлөвийн нэг хувилбар бол термодинамик тэнцвэр юм. Систем дэх аливаа өөрчлөлт, тэр ч байтугай хамгийн бага өөрчлөлт нь аль хэдийн процесс бөгөөд энэ нь нэгээс хэд хэдэн хувьсах термодинамик төлөвийн параметрүүдийг агуулж болно. Системийн төлөвүүд хоорондоо тасралтгүй шилжиж байгаа дарааллыг "процессын зам" гэж нэрлэдэг.
Харамсалтай нь ижил хувьсагч нь бие даасан байж болох ба хэд хэдэн системийн функцийг нэмсэний үр дүн байж болох тул нэр томъёонд төөрөгдөл байсаар байна. Тиймээс "төрийн функц", "төлөвийн параметр", "төлөвийн хувьсагч" зэрэг нэр томъёог ижил утгатай гэж үзэж болно.
Температур
Термодинамик системийн төлөв байдлын бие даасан үзүүлэлтүүдийн нэг нь температур юм. Энэ нь нэгж хэсгүүдэд ногдох кинетик энергийн хэмжээг тодорхойлдог утга юмтэнцвэрт байдалд байгаа термодинамик систем.
Хэрэв бид ойлголтын тодорхойлолтод термодинамикийн үүднээс хандвал температур нь системд дулаан (энерги) нэмсний дараах энтропийн өөрчлөлттэй урвуу пропорциональ утга болно. Систем тэнцвэрт байдалд байх үед температурын утга нь түүний бүх "оролцогчид" ижил байна. Хэрэв температурын зөрүү байвал илүү халуун бие энерги ялгаруулж, хүйтэн биет нь шингээнэ.
Энерги нэмэгдэхэд эмх замбараагүй байдал (энтропи) нэмэгдэхгүй харин ч буурдаг термодинамик системүүд байдаг. Түүнчлэн, хэрэв ийм систем нь температур нь өөрөөсөө их биетэй харилцан үйлчилбэл энэ биед кинетик энергийг өгөх ба эсрэгээр биш (термодинамикийн хуулиудад үндэслэсэн).
Даралт
Даралт гэдэг нь биеийн гадаргууд перпендикуляр үйлчлэх хүчийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн юм. Энэ параметрийг тооцоолохын тулд бүх хүчийг объектын талбайд хуваах шаардлагатай. Энэ хүчний нэгжүүд нь паскаль болно.
Термодинамикийн параметрийн хувьд хий нь түүнд байгаа бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг бөгөөд үүнээс гадна түүнийг бүрдүүлдэг молекулууд байнга санамсаргүй хөдөлж, өөр хоорондоо болон байрлаж буй савтайгаа мөргөлддөг.. Эдгээр нөлөөлөл нь савны ханан дээр эсвэл хийд байрлуулсан биед байгаа бодисын даралтыг тодорхойлдог. Урьдчилан таамаглах аргагүй байдлаас болж хүч бүх чиглэлд яг адилхан тархдагмолекулын хөдөлгөөн. Даралтыг нэмэгдүүлэхийн тулд та системийн температурыг нэмэгдүүлэх ёстой ба эсрэгээр.
Дотоод энерги
Системийн массаас хамаарах үндсэн термодинамик үзүүлэлтүүдэд дотоод энерги орно. Энэ нь тухайн бодисын молекулуудын хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй кинетик энерги, мөн молекулууд хоорондоо харилцан үйлчлэх үед гарч ирдэг потенциал энергиэс бүрддэг.
Энэ параметр нь хоёрдмол утгагүй байна. Өөрөөр хэлбэл ямар замаар (төлөв) хүрсэнээс үл хамааран систем хүссэн төлөвт байх үед дотоод энергийн утга тогтмол байна.
Дотоод энергийг өөрчлөх боломжгүй. Энэ нь системээс ялгарах дулааны нийлбэр ба түүний гаргаж буй ажлын нийлбэр юм. Зарим процессын хувьд температур, энтропи, даралт, потенциал, молекулын тоо зэрэг бусад үзүүлэлтүүдийг харгалзан үздэг.
Энтропи
Термодинамикийн 2-р хууль нь тусгаарлагдсан системийн энтропи буурахгүй гэж заасан байдаг. Өөр нэг томъёолол нь бага температуртай биеэс илүү халуун руу энерги хэзээ ч дамждаггүй гэж үздэг. Энэ нь эргээд бие махбодид байгаа бүх энергийг ажилд шилжүүлэх боломжгүй тул мөнхийн хөдөлгөөнт машин бүтээх боломжийг үгүйсгэж байна.
"Энтропи" гэдэг ойлголт 19-р зууны дунд үеэс хэрэглэгдэж эхэлсэн. Дараа нь энэ нь дулааны хэмжээ нь системийн температур хүртэл өөрчлөгдсөн гэж үздэг. Гэхдээ энэ тодорхойлолт нь зөвхөн хамаарнабайнга тэнцвэрт байдалд байдаг процессууд. Эндээс бид дараах дүгнэлтийг гаргаж болно: хэрэв системийг бүрдүүлэгч биетүүдийн температур тэг байх хандлагатай бол энтропи нь мөн тэгтэй тэнцүү байх болно.
Хийн төлөвийн термодинамик параметр болох энтропи нь бөөмийн хөдөлгөөний санамсаргүй байдал, санамсаргүй байдлын хэмжүүр болгон ашигладаг. Энэ нь молекулуудын тодорхой газар нутаг, савны тархалтыг тодорхойлох, эсвэл бодисын ионуудын харилцан үйлчлэлийн цахилгаан соронзон хүчийг тооцоолоход хэрэглэгддэг.
Энтальпи
Энтальпи нь тогтмол даралтын үед дулаан (эсвэл ажил) болж хувирах энерги юм. Хэрэв судлаач энтропийн түвшин, молекулын тоо, даралтыг мэддэг бол энэ нь тэнцвэрт байдалд байгаа системийн боломж юм.
Хэрэв идеал хийн термодинамик параметрийг зааж өгсөн бол энтальпийн оронд "өргөтгөсөн системийн энерги" гэсэн үгийг хэрэглэнэ. Энэ утгыг өөрсдөдөө тайлбарлахад хялбар болгохын тулд бид поршений (жишээлбэл, дотоод шаталтат хөдөлгүүр) жигд шахагдсан хийгээр дүүрсэн савыг төсөөлж болно. Энэ тохиолдолд энтальпи нь тухайн бодисын дотоод энерги төдийгүй системийг шаардлагатай төлөвт оруулахын тулд хийх ёстой ажилтай тэнцүү байх болно. Энэ параметрийг өөрчлөх нь зөвхөн системийн анхны болон эцсийн төлөвөөс хамаарах бөгөөд түүнийг хүлээн авах арга нь хамаагүй.
Гиббс энерги
Термодинамикийн параметр ба процессууд нь ихэнх тохиолдолд системийг бүрдүүлдэг бодисын энергийн чадавхитай холбоотой байдаг. Тиймээс Гиббсын энерги нь системийн нийт химийн энергитэй тэнцүү байна. Энэ нь химийн урвалын явцад ямар өөрчлөлт гарах, бодисууд огт харилцан үйлчлэх эсэхийг харуулдаг.
Реакцын явцад системийн эрчим хүчний хэмжээ болон температурыг өөрчлөх нь энтальпи, энтропи зэрэг ойлголтуудад нөлөөлдөг. Эдгээр хоёр параметрийн ялгааг Гиббсийн энерги эсвэл изобар-изотермаль потенциал гэж нэрлэнэ.
Энэ энергийн хамгийн бага утга нь систем тэнцвэрт байдалд байх бөгөөд түүний даралт, температур, бодисын хэмжээ өөрчлөгдөхгүй байвал ажиглагдана.
Helmholtz Energy
Гельмгольцын энерги (бусад эх үүсвэрийн дагуу - зүгээр л чөлөөт энерги) нь системд ороогүй биетэй харьцах үед алдагдах энергийн боломжит хэмжээ юм.
Гельмгольцын чөлөөт энергийн тухай ойлголтыг систем хамгийн их ажил хийж чадах, өөрөөр хэлбэл бодис нэг төлөвөөс нөгөөд шилжихэд хэр их дулаан ялгардагийг тодорхойлоход ихэвчлэн ашиглагддаг.
Хэрэв систем термодинамик тэнцвэрт байдалд байгаа бол (өөрөөр хэлбэл ямар ч ажил хийдэггүй) чөлөөт энергийн түвшин хамгийн бага байна. Энэ нь температур гэх мэт бусад параметрүүдийг өөрчлөх гэсэн үг юм.даралт, тоосонцрын тоо бас үүсдэггүй.
