Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Техническая термодинамика.-1

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
14.69 Mб
Скачать

Т

Е

Х Н И

Ч

Е С К А Я

Т

Е

Р М О

Д

И Н А М И К А

Под научной редакцией

до кт. техн. н аук проф . А.С. ТЕЛЕГИНА

Д опущ ено Г осударствен н ы м К ом и тетом СССР

по н аро д н о м у образованию в кач еств е учебника для студен тов вузов, обучаю щ ихся по специальности ’Т еп лоф и зи ка, автом ати зац и я и экология тепловы х а гр е гато в в м еталлурги и

МОСКВА, ’’М ЕТАЛЛУРГИЯ” 1992

Рецензенты : кафедра теплотехники и теплоэнергетики металлургических процессов

Московского института стали и сплавов; докт. техн. наук А.Г. Морачеаский

УДК 536+ 536.2.24(075)

Техническая термодинамики Учебник для вуэов/Лобанов В .И ., Я сн и ков Г .П ., Гордон Я .М ., Т елегин С .А . —М.:Металлургия, 1992.240с.

Описаны законы и основные термодинамические процессы, потенциалы и характе­ ристические функции, а также системы с переменной массой. Приведены свойства реаль­ ных веществ и влажного воздуха. Большое внимание уделейо термодинамике потока, методам термодинамики необратимых процессов и эксергии, техническим приложениям термодинамики.

Для студентов вузов, обучающихся по специальностям "Теплотехника и автоматизация металлургических печей” и "Пылеулавливание и очистка газов в металлургии”. Ил. 90. Табл. 2. Библиогр. список: 11 назв.

2602000000-008 „

_

------------------------ 2 9 -9 1

040(01)-92

 

ISBN 5-229-00705-2

£> Лобанов В.И., Ясников Г.П., Гордон Я.М., Телегин А.С.,

 

издательство "Металлургия”' 1992

Предисловие

 

 

5

Г лава 1. Основные понятия и определения................................................................

 

7

1.1. Предмет и метод термодинамики. Задачи технической термодинамики . . . .

7

1.2. Термодинамическая система. Классификация систем.......................................

 

9

1.3. Основные термодинамические параметры..........................................................

 

12

1.4. Термодинамический процесс..........................

...................................................

 

18

Г лава 2. Первый закон термодинамики...................................................

..................

23

2.1. Работа и теплота. Внутренняя энергия системы................

 

23

2.2. Формулировка и аналитические выражения первого закона термодинамики

29

2.3. Теплоемкость.......................................................................................................

 

 

31

2.4. Энтальпия. Внешняя работа системы............................... .................................

 

34

Г лава 3. Второй закон термодинамики........................................................................

 

 

37

3.1. Различные формулировки второго закона и их общность • ..............................

 

37

3.2. Математическое выражение второго закона термодинамики

 

41

3.3. Третье начало термодинамики...................................

1.......................................

 

47

3.4. Связь между термическими и калориметрическими функциями состояния

48

Г лава 4. Термодинамические процессы.....................................................................

 

S3

4.1. Политропный процесс............................................................................................

 

 

54

4.2. Адиабатный процесс..............................................................................................

 

 

59

4.3. Изобарный процесс.................................................................................................

 

 

61

4.4. Изохорный процесс..............................................

...............................................

 

63

4.5. Изотермический процесс.......................................................................................

 

 

65

4.6. Обобщенный политропный процесс....................................................................

 

67

Г лава 5. Термодинамические потенциалы и характеристические функции. Систе­

 

мы с переменной массой (переменным числом частиц)..................... ..........................

i

68

5.1. Термодинамические потенциалы и характеристические функции

69

 

5.2. Условия термодинамического равновесия..........................................

...............

75

5.3. Системы с переменной массой (переменным числом частиц)...........................

 

78

5.4. Термодинамика фазовых превращений..............................................................

 

81

Г лава 6. Термодинамические свойства реальных веществ........................................

 

91

6.1. Термодинамические свойства жидкостей........................................

: ...............

92

6.2. Термодинамические свойства реальных газов. Водяной пар. . . .

х................

94

6.3. Влажный воздух ................................................................

 

Г.................

Ю8

Г лава 7. Термодинамика потока..........

'......................................................................

 

117

7.1. Описания потока методами Лагранжа и Эйлера.................................................

 

117

7.2. Первый закон термодинамики для потока.....................................................

119

 

7.3. Второй закон термодинамики и закон сохранения массы для потока..............

123

7.4. Процессы истечения газов......................................................................................

 

 

124

7.5. Дросселирование газов и паров...........................................................................

 

 

138

7.6. Процессы сжатия в компрессоре.........................................................................

 

 

143

Г лава 8. Методы термодинамики необратимых процессов........................................

15q

8.1. Уравнение баланса энтропии. Производство энтропии........................................

jjj

8.2. Термодинамические силы и потоки. Линейные феноменологические законы

254

8.3. Линейная термодинамика необратимых процессов

257

Г лава 9. Энергия.............................................

1..............................................................

 

^

9.1. Эксергия теплоты термодинамического процесса...............................................

270

9.2. Эксергия неподвижной термодинамической системы........................................

272

9.3. Эксергия потока..........................................................................

 

; ......................

275

9.4. ЭксергетическиЙ анализ реальных (необратимых) процессов в элементах

 

технологических установок.................................................................................

 

 

278

Г лава 10. Циклы тепловых двигателей......................................................................

 

lg3

10.1. Назначение двигателей........................................................................................

 

 

283

10.2. Цикл Карно и теорема Карно.................................................

 

.............................

287

10.3. Циклы двигателей внутреннего сгорания............................................

.............

291

10.4. Циклы газотурбинных установок......................................................................

 

297

10.5. Циклы паротурбинных установок............................................

............. *..........

299

10.6. Циклы атомных электростанций и парогазовых установок

209

Г лава 11. Циклы холодильных установок.................................................................

 

212

11.1. Первый и второй законы

термодинамики

применительно к обратным

 

циклам .......................................................................................

 

 

213

11.2. Обратный цикл Карно. Классификация холодильных циклов........................

214

11.3. Циклы парокомпрессорной холодильной установки........................................

215

11.4. Тепловые насосы ..............................................

 

 

219

Контрольныевопросы......................................................................

 

 

227

Рекомендательный библиографический список...............................................................

 

229

Термодинамика представляет собой физическую теорию» обладающую большой общностью в силу универсальности ее законов и их следствий. Области применения термодинамики и решаемые на её основе задачи столь обширны» что это привело к ее разветвлению на ряд отдельных направлений. В зависимости от задач исследования различают техническую, химическую, металлургическую, биологическую термодинами­ ку, термодинамику растворов, необратимых процессов и т.д.

Объединяющим началом всех этих направлений является аппарат термодинамики, для которого характерны глубина и завершенность логических построений и изящество мате­ матических выводов и следствий.

По различным аспектам термодинамики и ее приложений имеется обширная литера­ тура. Принципиальным вопросам термодинамики посвящены превосходные современные учебники и монографии И.П.Базарова, И.И.Новикова, Р.Кубо, М.А.Леонтовича, В.В.Сычева. Среди руководств по химической и металлургической термодинамике можно отметить книги И.Р.Пригожина и Дефэя, М.Х.Карапетьянца, О.Ф.Деверо; по термодинами­ ке необратимых процессов - С. Де Гроота и П.Маэура, Р.Хаазе, Н.К.Булатова и А.Б.Лундина.

Различные аспекты процессов взаимного превращения тепловой и механической энергии и ее использования в технологических процессах, составляющие предмет курса "Техническая термодинамика", изучаются студентами металлургических, теплоэнергети­ ческих, химико-технологических, механико-машиностроительных и строительных спе­ циальностей.

Совершенствование технологий и металлургических агрегатов тесно связано с раци­ ональной организацией* процессов'в элементах их конструкций, а также с экономией различных видов энергии и топлива. Ô связи с этим специалист по металлургической теплотехнике должен владеть термодинамическими методами анализа самых разнообраз­ ных физико-химических процессов, сопровождающихся тепловыми, механическими и массообменными взаимодействиями различных систем, химическими и физовыми прев­ ращениями, течением газообразных и жидких веществ в элементах конструкций различ­ ного оборудования.

Важным является вопрос качества энергии, определяющий техническую пригодность (эксергию) различных видов энергии. Потери качества энергии связаны с диссипацией (рассеянием), которая i сопровождает все реальные процессы и определяется степенью их необратимости.

Чтобы решать задачи, связанные с кругом этих вопросов, необходимы методы эксергегического анализа и термодинамики необратимых процессов.

В учебник включены основные фундаментальные понятия, принципы и соотношения классической и неравновесной термодинамики, а также вопросы, представляющие интерес для инженерных приложений в специальных дисциплинах.

Кроме основных физических принципов и важных для технических приложений разделов (процессы газов и паров, термодинамика потока, циклы тепловых двигателей и холодильных машин), рассмотрены дифференциальные уравнения термодинамики, термодинамические потенциалы и характеристические функции, вопросы термодинами­ ческой устойчивости.

Обобщение классической термодинамики на системы с переменным числом единиц выполнено методом Гиббса, в котором используется понятие химического потенциала. Результаты применяются для анализа фазовых переходов и процесса зародышеобразования.

В разделе, посвященном термодинамике необратимых процессов, рассмотрены урав­ нение баланса энтропии, линейные феноменологические законы и соотношения взаим­ ности Онзагера. Конкретные приложения теории связаны с процессами релаксации, теплопроводности и диффузии.

На основе диссипативной функции неравновеской термодинамики проанализирована

работа термодинамических систем в различных необратимых процессах. Рассматривается также другой альтернативный подход к анализу необратимых потерь, основанный на эксергическом методе.

По просьбе авторов в написании гл. 9 приняли участие доценты В.С.Белоусов и А.А.Морилов. При написании учебника использован опыт преподавания термодинамики на металлургическом и теплоэнергетическом факультетах УПИ им. С.М.Кирова.

Авторы заинтересованы в оценке опыта создания подобного учебника, а также в дальнейшем его улучшении и просят читателей присылать свои отзывы по адресам: г. Москва, 2-й Обыденский пер., д. 14., издательство "Металлургия” или г. Свердловск, Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова, металлургический факультет.

Гл а в а 1 . ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1.ПРЕДМЕТ ИМЕТОД ТЕРМОДИНАМИКИ.

ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Т ерм оди н ам и ка п р ед ставл яет собой ф изическую теорию и и зучает закон ом ерн ости теп л о во й формы д ви ж ен и я м атерии . М етодами терм о ­ д и н ам и к и исследую т процессы взаи м н о го п ревращ ен и я сам ы х различ ­ ны х в и д о в энергии, вк л ю ч ая м ехан и ческую , тепловую , м агнитную , электри ческую и т.д . И зучаем ы е терм оди н ам и кой я в л е н и я о б у сло вл е ­ ны особенностям и теп л о во го д ви ж ен и я стр у к ту р н ц х частиц системы . Это м огут быть м о л ек у л ы , атом ы , ионы , а так ж е элем ентарны й части­ цы - электрон ы , протоны , у -кван ты электром агн и тн ого п о л я и т.д .

Важно, что определяю щ им д л я теп л о во й формы д ви ж ен и я я в л я е т с я

н е

м ех ан и ч еск о е п овед ен и е отдельн ы х частиц, а сущ ествован и е к о л л е к ­

ти ва

больш ого

числа

частиц

(п о р яд к а

числа

А вогадро

N

=

= 6 ,0 2 2 - 1023 м о л ь " 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б л аго д ар я кач ествен н о

новы м

зако н о м ер н о стям

теп л о во го

д в и ­

ж ен и я по сравнению

с чисто м ех ан и ч ески м , д л я

о п и сан и я м ак р о ск о ­

п и ч ески х

свой ств вещ ества Требуется

горазд о

м еньш е перем ен н ы х,

чем

д л я

о п и сан и я

м и кросостоян и й .

Н априм ер,

д л я о п р ед ел ен и я

свой ств

м н оги х

га зо в достаточно

знать

д в а м ак р о ск о п и ч еск и х

п ара­

м етра:

тем п ературу

и д авл ен и е .

Это

д ает

возм ож ность,

и сп о л ьзу я

м ак р о ск о п и ч еск и е п ерем енны е, не обращ аться к

д етальн ой м о л е к у ­

ляр н о й

к ар ти н е

строен и я

вещ ества,

счи тая его

сплош ны м .

Т ако й

п о д х о д

назы ваю т ф ен ом ен ологи чески м ,

он

леж ит

в

о сн ове терм оди ­

н ам и к и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т ер м о ди н ам и ка

и зучает

сво й ства

м ак р о ск о п и ч еск и х

систем , и сх о д я

из д в у х

осн овн ы х за к о н о в,

н азы ваем ы х

н ачалам и терм оди н ам и ки ,

и

не

и сп ользует

я в н о п редставлен и й

о

м и к р о стр у к ту р е

вещ ества.

Пе^Ьый

за к о н тер м о ди н ам и ки х ар ак тер и зу ет коли чествен н ую

сторо­

н у м ак р о ск о п и ч еск и х я в л е н и й , второй

у стан авл и вает и х

кач ествен ­

ную

сторону (направленность). Оба н ачала

терм о ди н ам и ки

я вл я ю тся

обобщ ением опы та.

П ервое н ачал о тер м о ди н ам и ки п р ед ставл яет собой коли чествен н ую ф о р м у л и р о вк у ф ун дам ен тальн ого за к о н а природы - за к о н а сохран е­ н и я и п р евр ащ ен и я энергий, которы й я в л я е т с я естественны м вы раж е­ н и ем общ еф илософ ской м атери али сти ческой и деи о несотворим ости и неуничтож им ости д ви ж ен и я . В тер м о д и н ам и к е за к о н со х р ан ен и я энергии и м еет свою специф ическую ф орм у у р авн ен и я, связы ваю щ его

м еж д у собой теп лоту и работу.

 

 

Второе н ачало тер м о д и н ам и ки п р ед ставл яет собой за к о н

об энтро ­

пии . П ро явл ен и е этого за к р н а

м ож н о проиллю стрировать н а

прим ере

ди сси п ац и и

энергии .

П рим ером

дисси п ати вн ого

процесса м ож ет

служ и ть

м ех ан и ч еск о е д ви ж ен и е,

сопровож даем ое

трением . М ехани ­

ч е с к а я эн ер ги я,

затр ач и ваем ая на

работу

против

сил

трен и я,

п р ев ­

р ащ ается

(диссипирует)

в

теп лоту, к о то р ая

р ассеи вается

в

о к р у ­

ж аю щ ей

среде. Д иссипативны е процессы

имею т односторонню ю

нап ­

равл ен н о сть и сопровож даю тся возрастан и ем энтропии .

 

 

 

И сп ользуя д в а

н ачал а

тер м о ди н ам и ки ,

м ож но п олучи ть

осн овн ы е

р езу л ьтаты теории .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О тносясь

к р азд ел у

м ак р о ск о п и ч еск о й

ф и зи ки , тер м о д и н ам и к а

оп ери рует

то л ьк о м ак р о ск о п и ч еск и м и

вел и ч и н ам и ,

так и м и

к а к

плотность,

д авл ен и е,

тем п ература

и т.д . Эти

парам етры м огут

быть

непосредственно

изм ерены

н а опы те и ли

вы раж ен ы

при

пом ощ и

терм оди н ам и чески х

соотнош ений

через

 

вели чи н ы ,

п оддаю щ иеся

изм ерению .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т ерм оди н ам и чески е м етоды п о зво л яю т устан ови ть м н оги е свой ства

м акр о ско п и чески х , ф и зи чески х систем , не п р и б егая к

п р ед ставл ен и ям

о м о л е к у л я р н о м строении вещ ества. Т ер м о ди н ам и ка

и зучает за к о н о ­

м ерности п р евр ащ ен и я энергии в равн о весн ы х си стем ах и при п ер е ­ х о д е систем ы в состояние р ав н о в еси я (к л асси ч еск ая или р авн о в есн ая

терм оди н ам и ка),

а та к ж е переносит эти закон ом ерн ости н а н ер авн о ­

весн ы е систем ы

(н ер авн о весн ая тер м о ди н ам и ка или тер м о д и н ам и к а

н еобратим ы х процессов).

Феноменологический характер термодинамики (ее несвязанность с молекулярнокинетической сущностью изучаемых явлений) обеспечивает достоверность общих выводов и соотношений независимо от того, из каких структурных частиц состоит система и к каким агрегатным состояниям вещества они применяются, так как изменение модельных представлений, которое имеет место в процессе развития научных знаний о структуре тел, никак не может влиять на результаты термодинамического анализа. С другой стороны, это приводит к определенной ограниченности термодинамики, так как не позволяет вскрыть достаточно глубоко природу исслед> емых явлений.

Таким образом, термодинамика является первым шагом на пути к изучению законо­ мерностей поведения большого собрания непрерывно движущихся и взаимодейст­ вующих частиц. Для всестороннего и более глубокого изучения этих закономерностей необходимо рассматривать микроскопические свойства систем на.уровне их молекуляр­ ной и атомной структур.

Изучение макроскопических систем на основе молекулярно-кинетических представ­ лений составляет предмет статистической физики. Статистическая физика оперирует микросостояниями, которые определяются заданными координатами и скоростями молекулярных частиц системы. Беспорядочность теплового движениях этих частиц позволяет считать каждое микросостояние системы случайным событием, которое может реализоваться с той или иной вероятностью. Поведение каждой структурной частицы подчиняется законам классической или квантовой механики. Однако поведение ансамбля частиц подчиняется качественно новым статистическим закономерностям.

Т ак и м о б р азо м , стати сти ческая ф и зи к а и зу ч ает п о вед ен и е ан ­

сам б л ей частиц на о сн ове м ех а н и к и м ето дам и теори и вер оятн ости .

И стати сти ческ ая ф и зи ка, и те р м о д и н ам и к а им ею т общ ий п р ед м ет и сс л е д о в а н и я - зако н о м ер н о сти теп л о во го д в и ж е н и я стр у к ту р н ы х

частиц м и к р о ск о п и ч еск и х тел. М ежду терм оди н ам и кой и статистичес­

кой ф и зи кой сущ ествует гл у б о к а я

связь: м ак р о ско п и чески е парам ет­

ры, которы м и

оперирует терм оди н ам и ка,

рассм атриваю тся к а к сред ­

ние статистические вели чи н ы , п олучаем ы е в результате

вероятн ост­

ного у ср ед н ен и я х ар ак тер и сти к отдельн ы х м и кросостояний .

П о ско л ьк у

в

статистической

ф и зи ке

использую тся

м одельн ы е

п р ед ставл ен и я

о

строении вещ ества,

ее

м етодам и у д ается реш ить

задачи , которы е не реш аю тся м етодам и

терм оди н ам и ки . В частности,

стати сти ческая

ф и зи ка п о зво л я ет получить у р авн ен и е состоян и я д л я

лю бых систем . К ак мы у ви д и м дальш е, это у р авн ен и е и грает чрезвы ­ чайно важ ную роль в терм оди н ам и чески х и сслед о ван и ях свойств вещ еств, ко то р ы е использую т в разли чн ы х техн и ческ и х устройствах .

П оскольк у тер м о д и н ам и ка и стати сти ческая ф и зи ка изучаю т одни и те ж е систем ы , р азд ел ен и е этих п редм етов н е я в л я е т с я н еобходим ы м ,

а носит ск о р ее традиционны й хар актер .

 

 

 

 

 

Х отя

п редм етом

наш его

и зу ч ен и я

служ ит

терм оди н ам и ка, м ы

б удем ,

там

гд е это

потребуется

д л я лучш его

п он и м ан и я

сущ ества

д ела, обращ аться к м о лек у л яр н о -к и н ети ч еск и м п ред ставл ен и ям .

Т ех н и ч еск ая тер м о ди н ам и ка

и зучает

процессы взаи м н о го п ревр а ­

щ ен и я теп л о во й

и м ех ан и ч еско й

энергии, п рои сходящ и е в

тепловых;

д в и га те л я х и разли чн ы х тех н и ч еск и х устройствах, к

которы м относят

м етал л у р ги ч еск и е печи и други е

теп лотехн и чески е

у стан о вк и . О на

вк лю чает

в

себя

обш ирный

к р у г

задач: разр або тку теории

теп л о вы х

д ви гател ей

и хол о д и льн ы х

м аш ин, м етодов ан али за и

оптим изации

реж и м о в

работы

теплоиспользую щ его

обор у д о ван и я,

и сслед ован и е

тер м о д и н ам и ч еск и х

свой ств

н овы х рабочих тел . М ного

н овы х зад ач

в о зн и к ает

с

освоен и ем нетрадиционны х

и сточн и ков

энергии (терм о­

яд ер н ы й

синтез,

топ ли вн ы е

элем енты , и сп ользован и е

солнечной

эн ерги и , во д о р о д н ая эн ер гети ка и т.д.).

L2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

О бъект терм оди н ам и ческого и ссл ед о ван и я назы ваю т терм оди н ам и ­ ч еск о й систем ой . В кач еств е терм оди н ам и ческой системы м ож ет рассм атри ваться лю бое м ак р о ск о п и ч еск о е тело и ли совокуп н ость тел, взаи м од ей ствую щ и х м еж д у собой и д р у ги м и телам и , не вх о д ящ и м и в

систем у .

Т ер м о ди н ам и ческая

систем а,

к а к

о б ъ ек т и сслед о ван и я,

в ы д ел я е тс я и з о к р у ж ен и я кон трольн ой

поверхностью (или

оболоч ­

кой ). Эта

поверхн ость

м ож ет

быть

реальн ой

(наприм ер, д л я

газа в

балл о н е -

в н у тр е н н я я

п оверхн ость

баллон а)

и ли м ы слим ой (плос­

кость, сф ера и т.д .). Все тел а за п ред елам и кон трольн ой п оверхн ости назы ваю т окруж аю щ ей и л и вн еш н ей средой .

Из д ан н ы х оп р ед ел ен и й ви д н о , что вы бор систем ы я в л я е т с я произ-

во л ьн ы м и д и к ту е т ся то л ь к о

у сл о в и я м и

к о н к р етн о й

задачи и сслед о ­

в а н и я . На это сл ед у ет обратить вн и м ан и е, п о с к о л ь к у удачн ы й

вы б ор

тер м о ди н ам и ч еско й систем ы

п о зв о л я ет

упростить

реш ение

зад ач и .

В х о д е реш ен и я к о н к р етн ы х зад ач м ож но при необходим ости в к л ю ­ чать в систем у лю бы е вн еш н и е по отнош ению к ней тела. В этом с л у ч ае го в о р я т о расш иренной терм оди н ам и ч еской систем е (систем а + вн еш ­

н ее тело). С истем у м ож но р азд ел и ть н а части (подсистем ы ).

 

Из вероятн остн ого

о п и сан и я тер м о ди н ам и ч ески х систем

м ето дам и

статистической ф и зи ки сл ед у ет, что

м ак р о ск о п и ч еск и е

вел и ч и н ы ,

характери зую щ и е систем у, д олж н ы испы ты вать

спонтанны е ф л у к ­

ту ац и и (о ткл о н ен и я

от средн и х значений). Эти

ф лу к ту ац и и тем

больш е, чем м еньш е число частиц в систем е.

 

 

В тер м о ди н ам и ке

рассм атриваю тся

систем ы ,

ф л у к ту ац и я м и в

ко то р ы х м ож но пренебречь. В с в я зи с этим число части тер м о д и н ам и ­ ческой системы н е д олж н о быть сли ш ком м ал ы м (Nq +" 1).

И сходны е п о л ож ен и я тер м о д и н ам и ки бы ли у стан о вл ен ы н а осн о ве опы тны х данны х, получен н ы х д л я систем к он еч н ы х р азм ер о в . Э кстра­

п о л я ц и я тер м о ди н ам и ч ески х м ето д о в на систем ы

б ескон еч н ы х

р а з­

м ер о в без у ч ета кач ествен н ы х и зм ен ен и й , которы е

м о гу т быть

с в я ­

заны с так и м п ереходом , п ри вод и т к ош ибочны м результатам . В с в я зи с этим число частиц в систем е не долж н о быть чрезм ерн о больш им (No *Л 8).

В сам ом общ ем случае, в ы д е л я я систем у п осредством кон тр о льн о й

поверхности, м ы тем

сам ы м н ё исклю чаем

ее взаи м о д ей ств и я

с

о к ­

руж аю щ ей средой . Т ер м о д и н ам и ческ ая систем а и

о круж аю щ ая

среда

м о гу т

н ах о д и ться в

м ех ан и ч еск о м и

теп л о во м

взаи м о д ей стви и ,

а

так ж е

о б м ен и ваться

вещ еством .

Если

систем а

н е о б м ен и в ается

с

окруж аю щ ей средой ни эн ерги ей , ни вещ еством (в том числе и

и зл у ­

чением ), то ее назы ваю т и зо л и р о ван н о й и л и зам к н у то й .

 

 

 

Т ерм одинам ическую

систем у,

к о то р ая

м ож ет

о б м ен и в аться

в е ­

щ еством с окруж аю щ ей

средой,

назы ваю т

откры той , в п р о ти вн о м

сл у чае ее назы ваю т закры той .

З акры тую систем у, н е обм ениваю щ ую ся теп лотой с д р у ги м и систе­ м ам и (окруж аю щ ей средой), назы ваю т ади абатн ой .

Все тер м о ди н ам и ч ески е систем ы

р азд ел яю тся н а д в а больш и х

к л а с са - гом оген н ы е и тегероген н ы е.

 

Г ом огенной назы ваю т систем у, м еж д у лю быми ч астям и ко то р о й нет

п о верхн ости р азд ел а . В та к и х си стем ах сво й ства и зм ен яю тся н еп р е ­

р ы вн о (без ск а ч к а ) п ри п ер ех о д е от од н ого м еста к д р у го м у . П рим ером

го м оген н ой

систем ы м ож ет служ и ть м ы слен н о

вы д ел ен н ы й столб

в о зд у х а , п р е д ст а в л я ю щ и й , собой см есь

га зо в , в

осн овн ом азо та й

к и сл о р о д а . В так о й систем е п о д д ей стви ем

силы тяж ести

н еп р ер ы вн о

и зм ен яю тся

по вы соте к а к состав, т а к

и

ф и зи чески е

сво й ств а в е ­

щ ества.

 

 

 

 

 

10