экстенсивным параметром системы не является
Термодинамические системы. Термодинамические параметры и процессы
Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые могут взаимо-действовать между собой и с другими телами (внешней средой) – обмениваться с ними энергией и веществом. Обмен энергией и веществом может происходить как внутри самой системы между ее частями, так и между системой и внешней средой. В зависимости от возможных способов изоляции системы от внешней среды различают несколько видов термодинамических систем.
Открытой системой называется термодинамическая система, которая может обмениваться веществом и энергией с внешней средой. Типичными примерами таких систем могут служить все живые организмы, а также жидкость, масса которой непрерывно уменьшается вследствие испарения или кипения.
Термодинамическая система называется закрытой, если она не может обмениваться с внешней средой ни энергией, ни веществом. Замкнутой системой будем называть термодина-мическую систему, изолированную в механическом отношении, т.е. не способную к обмену энергией с внешней средой путем совершения работы. Примером такой системы может служить газ, заключенный в сосуд постоянного объема. Термодинамическая система называется адиабатной, если она не может обмениваться с другими системами энергией путем теплообмена.
Термодинамическими параметрами (параметрами состояния) называются физические величины, служащие для характеристики состояния термодинамической системы.
Примерами термодинамических параметров являются давление, объем, температура, концентрация. Различают два типа термодинамических параметров: экстенсивные и интенсивные. Первые пропорциональны количеству вещества в данной термодинамической системе, вторые не зависят от количества вещества в системе. Простейшим экстенсивным параметром является объем V системы. Величину v, равную отношению объема системы к ее массе, называют удельным объе-мом системы. Простейшими интенсивными параметрами являются давление р и температура Т.
Давлением называется физическая величина
,
где dFn– модуль нормальной силы, действующей на малый участок поверхности тела пло-
щадью dS.
Если давление и удельный объем имеют ясный и простой физический смысл, то гораздо более сложным и менее наглядным является понятие температуры. Заметим прежде всего, что понятие температуры, строго говоря, имеет смысл только для равновесных состояний системы.
Равновесное состояние термодинамической системы – состояние системы, при котором все параметры имеют определенные значения и в котором система может оставаться сколько угодно долго. Температура во всех частях термодинамической системы, находящейся в равно-весном состоянии, одинакова.
При теплообмене между двумя телами с различной температурой происходит передача теплоты от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Этот процесс прекра-щается, когда температуры обоих тел выравниваются.
Температура системы, находящейся в равновесном состоянии, служит мерой интенсивности теплового движения атомов, молекул и других частиц, образующих систему. В системе частиц, описываемых законами классической статистической физики и находящихся в равновесном состоянии, средняя кинетическая энергия теплового движения частиц прямо пропорциональна термодинамической температуре системы. Поэтому иногда говорят, что температура характе-ризует степень нагретости тела.
При измерении температуры, которое можно производить только косвенным путем, исполь-зуется зависимость от температуры целого ряда физических свойств тела, поддающихся прямому или косвенному измерению. Например, при изменении температуры тела изменяются его длина и объем, плотность, упругие свойства, электрическое сопротивление и т.д. Изменение любого из этих свойств является основой для измерений температуры. Для этого необходимо, чтобы для одного (выбранного) тела, называемого термометрическим телом, была известна функциональная зависимость данного свойства от температуры. Для практических измерений температуры применяются температурные шкалы, установленные с помощью термометрических тел. В Международной стоградусной температурной шкале температура выражается в градусах Цельсия (°С) [А. Цельсий (1701–1744) – шведский ученый] и обозначается t, причем принимается, что при нормальном давлении 1,01325 × 10 5 Па температуры плавления льда и кипения воды равны, соответственно, 0 и 100 °С. В термодинамической температурной шкале температура выражается в Кельвинах (К) [У. Томсон, лорд Кельвин (1821–1907) – английский физик], обозначается Т и называется термодинамической температурой. Связь между термодинамической температурой Т и температурой по стоградусной шкале имеет вид T = t + 273,15.
Температура T = 0 К (по стоградусной шкале t = –273,15 °С) называется абсолютным нулем температуры, или нулем по термодинамической шкале температур.
Параметры состояния системы разделяются на внешние и внутренние. Внешними парамет-рами системы называются физические величины, зависящие от положения в пространстве и различных свойств (например электрических зарядов) тел, которые являются внешними по отношению к данной системе. Например, для газа таким параметром является объем V сосуда,
в котором находится газ, ибо объем зависит от расположения внешних тел – стенок сосуда. Атмосферное давление является внешним параметром для жидкости в открытом сосуде. Внутренними параметрами системы называются физические величины, зависящие как от положения внешних по отношению к системе тел, так и от координат и скоростей частиц, образующих данную систему. Например, внутренними параметрами газа являются его давление и энергия, которые зависят от координат и скоростей движущихся молекул и от плотности газа.
Под термодинамическим процессом понимают всякое изменение состояния рассматривае-мой термодинамической системы, характеризующееся изменением ее термодинамических параметров. Термодинамический процесс называется равновесным, если в этом процессе система проходит непрерывный ряд бесконечно близких термодинамически равновесных состояний. Реальные процессы изменения состояния системы всегда происходят с конечной скоростью и поэтому не могут быть равновесными. Очевидно, однако, что реальный процесс изменения состояния системы будет тем ближе к равновесному, чем медленнее он совершается, поэтому такие процессы называют квазистатическими.
Примерами простейших термодинамических процессов могут служить следующие процессы:
а) изотермический процесс, при котором температура системы не изменяется (T = const);
б) изохорный процесс, происходящий при постоянном объеме системы (V = const);
в) изобарный процесс, происходящий при постоянном давлении в системе (p = const);
г) адиабатный процесс, происходящий без теплообмена между системой и внешней средой.
ЭКСТЕНСИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Смотреть что такое «ЭКСТЕНСИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ» в других словарях:
экстенсивные параметры — экстенсивные термодинамические параметры; экстенсивные параметры Термодинамические параметры, пропорциональные массе данной термодинамической системы, значение которых равно сумме значений таких же параметров отдельных частей системы … Политехнический терминологический толковый словарь
ЭКСТЕНСИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ — см. Параметры состояния … Химическая энциклопедия
экстенсивные термодинамические параметры — экстенсивные термодинамические параметры; экстенсивные параметры Термодинамические параметры, пропорциональные массе данной термодинамической системы, значение которых равно сумме значений таких же параметров отдельных частей системы … Политехнический терминологический толковый словарь
ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ — (термодинамические параметры), физ. величины, характеризующие состояние термодинамич. системы: темп pa, давление, уд. объём, намагниченность, электрич. поляризация и др. Различают э к с т е н с и в н ы е П. с., пропорц. массе системы, и и н т е н … Физическая энциклопедия
Параметры — [гр. parametron отмеривающий] – величина, характеризующая какое либо свойство вещества, процесса, устройства и т. п.: состояния термодинамические физические величины, характеризующие состояние системы, температура, давление, удельный объем … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ — (от греч. parametron отмеривающий, соразмеряющий) (термодинамич. параметры, термодинамич. переменные), физ. величины, характеризующие состояние термодинамич. системы в условиях термодинамического равновесия. Различают экстенсивные П. с.… … Химическая энциклопедия
Параметры состояния — термодинамические параметры, физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы (например, температура, давление, удельный объём, намагниченность, электрическая поляризация и др.). Различают экстенсивные П. с.,… … Большая советская энциклопедия
ТОНКИЕ ЖИДКИЕ ПЛЁНКИ — (ТЖП) плёнки жидкой фазы a, граничащие с одинаковыми b (симметричные ТЖП) или разными b и b (несимметричные ТЖП) текучими (жидкими или газообразными) фазами и имеющие столь малую толщину, что взаимодействие их межфазных границ становится… … Физическая энциклопедия
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ — ф ции параметров состояния макроскопич. системы (т ры Т, давления р, объема V, энтропии S, чисел молей компонентов хим. потенциалов компонентов m, и др.), применяемые гл. обр. для описания термодинамического равновесия. Каждому Т. п.… … Химическая энциклопедия
Фазовый переход — Фазовые переходы Статья является частью серии «Термодинамика». Понятие фазы Равновесие фаз … Википедия
Функция состояния термодинамической системы: внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.
Основные понятия термодинамики: система, элемент системы. Классификация систем: по фазовому состоянию (гетерогенные и гомогенные); по способу обмена с окружающей средой массой и энергией (изолированные, закрытые, открытые)
Термодинамическая система – это тело или группа тел, взаимодействующих между собой, и отделѐнных от окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью раздела.
Гомогенные – это такие системы, внутри которых свойства изменяются непрерывно при переходе от одного места к другому.
Гетерогенными называются системы, которые состоят из нескольких физически однородных, или гомогенных, тел, так что внутри систем имеются разрывы непрерывности в изменении их свойств.
Изолированная система – это система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.
Закрытая система – это система, которая не обменивается со средой веществом, но обменивается энергией.
Открытая система – это система, которая обменивается со средой и веществом, и энергией. Примером открытой системы является живая клетка.
Параметры состояния термодинамической системы. Интенсивные и экстенсивные параметры. Примеры
Экстенсивные параметры – это параметры, которые зависят от количества вещества системы и суммируются при объединении систем (объѐм, масса, энергия, площадь и т.д.).
Интенсивные параметры – это параметры, которые не зависят от количества вещества и выравниваются при объединении систем (температура, давление, концентрация, плотность, поверхностное натяжение).
Функция состояния термодинамической системы: внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.
Первый закон термодинамики (первое начало термодинамики): энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а переходит из одного вида энергии в другой. ∆U=Q+A
4. Функции состояния термодинамической системы: энтальпия. Определения: тепловой эффект реакции, стандартная энтальпия образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Закон Гесса и его следствие.
Энтальпия-это функция состояния, приращение которой равно тепловому эффекту процесса, протекающего при постоянном давлении.
Стандартная энтальпия (теплота) образования вещества – это тепловой эффект реакции образования 1 моль химического соединения из простых веществ в стандартных условиях: Т=289 К, Р=1 атм=101325 Па
Стандартная энтальпия (теплота) сгорания вещества – это тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль химического соединения в стандартных условиях.
Закон Гесса: теплота химической реакции, протекающей при постоянном давлении или объѐме, не зависит от пути процесса, а только от начального и конечного состояний системы.
Следствия из закона Гесса
Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции.
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции иисходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ ипродуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты
Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.
Функция состояния термодинамической системы: энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов.
Энергия Гиббса (или потенциал Гиббса) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.
В ходе самопроизвольного процесса в закрытых системахG уменьшается до определенной величины, принимая минимально возможное для данной системы значение Gmin. Система переходит в состояние химического равновесия (ΔG= 0).
В изолированных системахэнтропия максимально возможное для данной системы значение Smax; в состоянии равновесия ΔS= 0
Энтальпийный и энтропийный фактор действуют независимо друг от друга и могут направлять процесс в противоположные стороны.
эннтальпийный и энтропийный факторы. Процессы могут протекать самопроизвольно (ΔG 0).
Диффузия
диффузией является перемешивание молекул вещества при их беспорядочном тепловом движении.
процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму
примеры: 1)растворение молока в кофе;
2)заваривание чая;
3)распространение запахов;
Осмос. Эндо- экзоосмос
Осмос — результат неравенства химических потенциалов воды по разные стороны мембраны. Идеальная полу24проницаемая мембрана пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы растворенного вещества.
Односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя.
наблюдаются, когда жидкости приходят во взаимодействие через перепонки.
ЭНДООСМОС биол. процесс просачивания (диффузии) жидкостей и нек-рых растворенных веществ из внешней среды внутрь клетки
ЭКЗООСМОС биол. процесс просачивания (диффузии) жидкостей и нек-рых растворенных веществ из клетки в окружающую внешнюю среду
Осмос, направленный внутрь ограниченного объёма жидкости, называется эндосмосом, наружу — экзосмосом.
22. Осмотичекое давление (закон Вант-Гоффа)
Осмотическое давление равно тому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи в газообразном состоянии в объеме раствора
Основные понятия термодинамики: система, элемент системы. Классификация систем: по фазовому состоянию (гетерогенные и гомогенные); по способу обмена с окружающей средой массой и энергией (изолированные, закрытые, открытые)
Термодинамическая система – это тело или группа тел, взаимодействующих между собой, и отделѐнных от окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью раздела.
Гомогенные – это такие системы, внутри которых свойства изменяются непрерывно при переходе от одного места к другому.
Гетерогенными называются системы, которые состоят из нескольких физически однородных, или гомогенных, тел, так что внутри систем имеются разрывы непрерывности в изменении их свойств.
Изолированная система – это система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.
Закрытая система – это система, которая не обменивается со средой веществом, но обменивается энергией.
Открытая система – это система, которая обменивается со средой и веществом, и энергией. Примером открытой системы является живая клетка.
Параметры состояния термодинамической системы. Интенсивные и экстенсивные параметры. Примеры
Экстенсивные параметры – это параметры, которые зависят от количества вещества системы и суммируются при объединении систем (объѐм, масса, энергия, площадь и т.д.).
Интенсивные параметры – это параметры, которые не зависят от количества вещества и выравниваются при объединении систем (температура, давление, концентрация, плотность, поверхностное натяжение).
Функция состояния термодинамической системы: внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.
Первый закон термодинамики (первое начало термодинамики): энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а переходит из одного вида энергии в другой. ∆U=Q+A
4. Функции состояния термодинамической системы: энтальпия. Определения: тепловой эффект реакции, стандартная энтальпия образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Закон Гесса и его следствие.
Энтальпия-это функция состояния, приращение которой равно тепловому эффекту процесса, протекающего при постоянном давлении.
Стандартная энтальпия (теплота) образования вещества – это тепловой эффект реакции образования 1 моль химического соединения из простых веществ в стандартных условиях: Т=289 К, Р=1 атм=101325 Па
Стандартная энтальпия (теплота) сгорания вещества – это тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль химического соединения в стандартных условиях.
Закон Гесса: теплота химической реакции, протекающей при постоянном давлении или объѐме, не зависит от пути процесса, а только от начального и конечного состояний системы.
Следствия из закона Гесса
Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции.
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции иисходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ ипродуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты
Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Экстенсивный параметр
Экстенсивные параметры подчиняются принципу аддитивности. [3]
Экстенсивные параметры характеризуют систему как целое, в то время как интенсивные могут принимать определенные значения в каждой точке системы. Система, энергия которой нелинейно зависит от числа частиц, не является термодинамической, и ее изучение методами существующей термодинамики, вообще говоря, весьма приближенно или даже совсем неправомерно. [4]
Экстенсивными параметрами ( или факторами экстенсивности) являются координаты состояния. [6]
По определению экстенсивных параметров Z является гомогенной функцией первой степени от чисел молей. [8]
К пункту г. Экстенсивные параметры в энтропийном и энергетическом выражениях одинаковы, но как только энтропия и энергия поменяются ролями, то определение интенсивных параметров в явном виде, как видно из (20.1) и (20.5), для обоих выражений является различным. [10]
В случае отнесения экстенсивных параметров к единице массы и к одному молю они приобретают свойства интенсивных параметров. [11]
В то же время некоторые экстенсивные параметры можно превратить в интенсивные. Вместо объема можно рассматривать удельный объем, молярный объем или объем, приходящийся на одну частицу ( соответственно V / га, V / z /, V / N ] или, наконец, плотность. [13]
Если принять, что рассматриваемые экстенсивные параметры являются четными функциями импульсов частиц, и ограничиться случаем, когда отсутствуют магнитные поля и силы Кориолиса, то из принципа микроскопической обратимости ( разд. [14]
При низких частотах управляющих сил экстенсивные параметры системы изменяются квазистатически, что обеспечивает равенство интенсивных параметров системы и резервуара. Но при более высоких частотах реакция системы становится необратимой. [15]
Хотя очень часто удобно определять физические величины, чтобы сделать их интенсивными или обширными, они не обязательно подпадают под эти классификации. Например, квадратный корень из массы не является ни интенсивным, ни обширным.
Термины интенсивные и экстенсивные величины были введены в физику немецким писателем Георгом Хельмом в 1898 году и американским физиком и химиком Ричардом Толменом в 1917 году.
СОДЕРЖАНИЕ
Интенсивные свойства
Различие между интенсивными и экстенсивными объектами имеет несколько теоретических применений. Например, в термодинамике состояние простой сжимаемой системы полностью определяется двумя независимыми интенсивными свойствами, а также одним экстенсивным свойством, таким как масса. Другие интенсивные свойства выводятся из этих двух интенсивных переменных.
Примеры
Примеры интенсивных свойств включают:
См. « Список свойств материалов» для получения более исчерпывающего списка, конкретно относящегося к материалам.
Обширные свойства
Разделение одного экстенсивного свойства на другое экстенсивное свойство обычно дает интенсивное значение, например: масса (экстенсивный), деленная на объем (экстенсивный), дает плотность (интенсивный).
Примеры
Примеры обширных свойств включают:
Сопряженные количества
В термодинамике некоторые обширные величины измеряют количества, которые сохраняются в термодинамическом процессе переноса. Они передаются через стену между двумя термодинамическими системами или подсистемами. Например, некоторые вещества могут переноситься через полупроницаемую мембрану. Точно так же объем можно рассматривать как перенос в процессе, в котором происходит перемещение стены между двумя системами, увеличивая объем одной и уменьшая объем другой на равные величины.
С другой стороны, некоторые обширные величины измеряют количества, которые не сохраняются в термодинамическом процессе передачи между системой и ее окружением. В термодинамическом процессе, в котором некоторое количество энергии передается из окружающей среды в систему или из нее в виде тепла, соответствующее количество энтропии в системе соответственно увеличивается или уменьшается, но, как правило, не в таком же количестве, как в системе. окружение. Точно так же изменение величины электрической поляризации в системе не обязательно совпадает с соответствующим изменением электрической поляризации в окружающей среде.
Композитные свойства
Особые свойства
Ограничения
Обоснованность деления физических свойств на экстенсивные и интенсивные рассматривалась в ходе научных исследований. Редлих отметил, что, хотя физические свойства и особенно термодинамические свойства наиболее удобно определять как интенсивные или экстенсивные, эти две категории не являются исчерпывающими, и некоторые четко определенные физические свойства не соответствуют ни одному из определений. Редлих также приводит примеры математических функций, которые изменяют строгие отношения аддитивности для обширных систем, такие как квадратный или квадратный корень из объема, которые могут иметь место в некоторых контекстах, хотя и редко используются.