Термодинамическими системами, зачастую, будут называться не любые, а исключительно макроскопические системы, пребывающие в термодинамическом равновесии. Аналогичным образом, термодинамическими параметрами будут считаться такие параметры, которые могут характеризовать систему в термодинамическом равновесии.
Рисунок 1. Внутренняя энергия термодинамической системы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Статья: Термодинамика замкнутых систем
В свою очередь, внутренние параметры системы будут подразделяться на определенные разновидности:
- интенсивные (не зависимые от массы и количества частиц в системе), способны принимать в каждой ее точке определенные значения;
- экстенсивные (пропорциональны массе или числу частиц в системе), еще называются аддитивными и характеризуют систему в формате целого.
Разновидности систем в термодинамике
Рисунок 2. Типы термодинамических систем. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Системы в термодинамике подвержены классификации следующим образом:
- замкнутая (изолированная) система (система с отсутствующим энергообменом с внешними телами, также они не обмениваются веществом и информацией);
- закрытая система (здесь наблюдается исключительно энергетический обмен);
- адиабатно изолированная система (наблюдается наличие энергообмена исключительно в формате теплоты);
- открытая система (здесь уже присутствует три вида обмена: информацией, веществом и энергией).
На базе первого начала термодинамики, внутренняя энергия системы представляет однозначную функцию ее состояния, а изменение осуществляется исключительно в условиях воздействия внешних факторов. Первое начало можно сформулировать в таких видах:
- появление и ликвидация энергии становятся невозможными;
- любая форма движения в состоянии и обязана становиться любой иной формой движения;
- внутренняя энергия представляет собой однозначную форму состояния;
- исключается возможность вечного двигателя первого рода;
- бесконечно малое изменение внутренней энергии считается полным дифференциалом;
- исключается зависимость суммы количества теплоты и работы от пути процесса.
Первый закон термодинамики постулированием закона сохранения энергии для термодинамической системы не может указывать направление выполняемых в природе процессов, которое устанавливает второе начало термодинамики.
Второй закон термодинамики для замкнутых систем
Рисунок 3. Второй закон термодинамики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При изучении второго закона термодинамики, для лучшего понимания замкнутых систем, стоит рассматривать такой вид систем на примерах. Так, можно рассмотреть замкнутую систему, состоящую из двух контактирующих между собой тел с различными температурами. Тепло при этом начнет передаваться от тела с большей температурой к телу, обладающему меньшей.
Подобный принцип теплового распределения будет продолжительным до того момента, пока температуры этих двух тел не выровняются. В итоге такого процесса, будет наблюдаться передача от одного тела к другому конкретного количества тепла, энтропия при этом (у первого) снизится на величину, более меньшую, сравнительно с увеличением у второго тела (не принимающего теплоту).
Вследствие подобного самопроизвольного процесса, энтропия системы из двух тел окажется большей, чем сумма энтропий этих тел до начала процесса. Другими словами, самопроизвольный процесс теплопередачи от тела с высокой температурой телу с более низкой спровоцировал увеличение энтропии системы из данных двух тел.
Это создает еще одну формулировку второго закона термодинамики: в условиях прохождения в изолированной системе самопроизвольных процессов, наблюдается возрастание энтропии. Другими словами, энтропия подобной системы стремится к своему максимуму, поскольку самопроизвольные процессы теплопередачи всегда будут происходить при перепадах температур.
Суть термодинамики замкнутых систем
В природе не существует термодинамических систем замкнутого типа. Термодинамические процессы обязательно будут сопровождаться фазовыми переходами вещества, по той причине, что даже у гелия – (наиболее инертного из газов) присутствует в нормальных условиях 0,08196% молекул, пребывающих в состоянии динамического равновесия с атомами. То есть коэффициент конденсации не равен единичному значению.
Неравновесность системы определяется за счет градиента частоты ее осцилляторов, сама система стремится к равновесию (равенство частот). Распространение энергии происходит исключительно от большей частоты к меньшей. Обратный процесс допускается через третье тело, которое испытывает в этот момент фазовый переход.
Теплопроводность является энергопроводностью, когда осцилляторы, обладающие большей частотой, производят передачу ее осцилляторам с меньшей, что происходит за счет конвективного перемешивания.
Несмотря на равенство такого пути по своей протяженности половине расстояния до Луны, он оказывается при этом совершенно не затратным. Это объясняется тем фактом, что в объеме глобулы осциллятор оказывается единственным телом, перемещающимся в истинном вакууме. Наряду с тем, перемещение глобулы в отношении соседних сопровождается определенным трением и по этой причине представляет собой процесс, энергетически затратный.
Коэффициент энергопередачи (теплопередачи) в естественных условиях, например, при конвекции, у стенки будет пропорциональным частоте осцилляторов пристенного слоя, ее шероховатости, критическому расстоянию непосредственного взаимодействия осцилляторов и также обратно пропорциональным объему глобул газа вдали от стенки.
Таким образом, механизм возникновения конвективного тока газа будет логично представлять в таком формате: допустим, что одна глобула на дне получит приращение частоты и энергии. Ее объем при этом будет возрастающим, плотность станет меньше, и тогда произойдет ее всплытие с заталкиванием соседствующих глобул (на ее месте при этом окажется другая глобула, которая далее направится вверх ровно следом за первой). Таким способом появляется элементарный восходящий конвекционный ток.
