Термодинамические параметры

Что такое термодинамические параметры

Примеры:

• намагниченность;
• электрическая поляризация;
• масса;
• химический состав компонентов;
• энтропия.

Для описания обычно достаточно трех величин. К примеру, чтобы определить состояние газа, необходимо знать его давление, температуру и удельный объём. Параметры состояния термодинамической системы не зависят от того, каким образом она пришла в данное положение.

Если оно равновесное, то это описывается строго определенным набором величин. Зависимость между ними определяется уравнением состояния, которое и позволяет классифицировать системы. 

Классификация величин

Явления, которые характеризируют всю систему целиком, называют макроскопическими. В разных источниках классификация величин отличается, но основные группы все же можно выделить. 

Группы параметров:

1. Переменных состояний: экстенсивные и интенсивные величины.
2. Фазовые или химические реакции.
3. Термо- механические, химические и физические.
4. Функционалов процессов: энергия переноса массы, теплота, работа.

В некоторых случаях в литературе используются также такие определения, как внешние и внутренние величины. К первым относят экстенсивные свойства, а ко вторым — внутреннюю энергию, температуру или химсостав.

Термодинамическими параметрами называют и величины, которые поддаются и не поддаются измерению приборами. Давление, температура и объем легко измеряется, а внутреннюю энергию уже нужно вычислять по формулам.

Наряду с термическими параметрами свойств в термодинамике также широко используются и калорические. К ним относятся, в частности энтальпия и энтропия. 

Основные величины 

К основным термодинамическим параметрам относятся: удельный объем, давление и температура. Если меняется хотя бы одна из этих величин, происходит процесс. Совокупность генеральных свойств системы соответственно определяет ее состояние. 

Основные термодинамические параметры состояния:

1. Удельный объем. Речь идет о массе вещества, которая обратна плотности. Измеряется в кубических метрах (м3), а масса — в килограммах. Затем рассчитывается удельный объем как объем, деленный на массу.
2. Давление. Представляет собой количество силы, прилагаемой к площади. Для измерения используют разные единицы (например, Паскаль). Чтобы создать большое давление, прикладывают большую силу либо применяют ее к небольшой площади.
3. Температура. Показатель теплоты по температурной шкале Цельсия, Фаренгейта, Кельвина. Мера средней кинетической энергии атомов или молекул в системе. Нулевой закон термодинамики гласит, что тепло не передается между двумя объектами в тепловом равновесии. Следовательно они одинаковой температуры.
4. Плотность. Отношение массы вещества к объему. Физическое свойство материи (каждый элемент и соединение имеет уникальную плотность). Плотность определяется как мера относительной тяжести предметов с постоянным объемом.

Основным термодинамическим параметром являются также удельная теплоемкость вещества (объем теплоты, поглощаемой в процессе нагревания на 1 кельвин).

Интенсивные и экстенсивные параметры

Термодинамические параметры состояния делятся на две группы: экстенсивные (суммирующиеся) и интенсивные (выравнивающиеся). В первом случае свойство прямо пропорционально массе системы и обладает аддитивностью. Во втором: параметры таким свойством не обладают и не зависят от массы.

Экстенсивные или аддитививные параметры при фиксированных значениях интенсивных параметров пропорциональны числу частиц в системе (или ее массе). Интенсивные параметры принимают одинаковые значения для любой части равновесной системы, даже когда она не является пространственно однородной.

К ним относится:

• внутренняя энергия;
• масса;
• энтропия и энтальпия;
• объём.

В отличие от них экстенсивные величины зависят от размеров системы и ее массы. 

Интенсивные термодинамические параметры:

• температура;
• плотность;
• объем на массу;
• молярный объем (который является объемом на моль);
• средняя молекулярная масса (или молекулярная масса);
• магнитная индукция.

Разновидности по свойствам веществ, вступающих в реакцию

Любая химическая реакция сопровождается изменениями функций состояния системы, определяющихся переменными состояниями системы (объемом, давлением и температурой, количеством молей химических компонентов). Реакция возможна, если вещества имеют более низкую свободную энергию, чем реагенты. 

Основные величины:

1. Внутренняя энергия. Под этим термином понимают совокупность изменяемых составных частей полной энергии системы. Внутренняя энергия уменьшится, если система будет выделять тепло. Следовательно, она растет при увеличении тепла. Поскольку энергия никогда не создается и не разрушается (первый закон термодинамики), изменение внутренней энергии всегда равно нулю.
2. Энтропия. Эта мера энергии в системе, которую нельзя использовать для выполнения работы. Генерация энтропии в обратимом процессе равна нулю.
3. Энтальпия. Сумма внутренней энергии и произведения давления и объема термодинамической системы. Единицей измерения в Международной системе единиц является джоуль. Иногда также используются британскую тепловую единицу (БТЕ) ​​и калорию.

К характеристикам параметров состояния термодинамической системы относятся разные величины (в том числе температура, состав или плотность и многое другое). Именно они описывают ее в определенный момент времени в зависимости от набора состояний.