1.2. Нулевое начало термодинамики

Нулевое начало термодинамики определяет условие равновесного состояния системы. Равновесное состояние системы характеризуется небольшим числом параметров. Прежде всего, это температура, равенство которой для всех частей системы является необходимым условием термодинамического равновесия.

Равенство температуры во всех частях системы, находящейся в равновесии, называют нулевым началом термодинамики.

Нулевое начало термодинамики справедливо и в другой формулировке: если привести в тепловой контакт две закрытые системы, то свойства обеих систем будут изменяться. В конце концов, будет достигнуто состояние, в котором дальнейших изменений уже не происходит, - это и есть состояние теплового равновесия. Таким образом, можно легко установить, находятся ли две системы при одной и той же температуре: для этого необходимо привести системы в соприкосновение и посмотреть изменяются ли их свойства. Отсутствие изменений свидетельствует о том, что системы находятся при одинаковой температуре.

Рассмотрим три системы А, В и С. Экспериментально установлено, что если тело А и тело В находятся в тепловом равновесии с телом С, то А и В находятся в тепловом равновесии друг с другом. Этот эмпирический факт называют нулевым началом (законом) термодинамики. Нулевое начало термодинамики можно сформулировать следующим образом: если две системы находятся в тепловом равновесии, то их температуры одинаковы; если они не находятся в тепловом равновесии, то их температуры различны.

Из нулевого начала следует, что определенная фиксированная температура системы возможна лишь для состояния равновесия. Можно утверждать и обратное: если температура во всех частях системы одна и та же, то система находится в равновесном состоянии.

Температура – это не то же, что теплота. Теплота представляет собой одну из форм энергии, а температура – условная мера теплового состояния.

В общем случае температура является производной энергии тела. Определяемая таким образом температура всегда является положительной, так как положительна кинетическая энергия, и называют ее абсолютная температура (Т) или температурой по термодинамической температурной шкале.

Единица измерения абсолютной температуры - Кельвин (К). Температура по Цельсию (t, ⁰С) связана с термодинамической температурой Т соотношением:

Т = t + 273,15

Помимо температуры состояние системы определяют давление p и объем V, а связь между этими параметрами называют уравнением состояния, которое для одного моля идеального газа имеет вид:

pV = RТ (1.1)

где R – универсальная газовая постоянная.

Лекция 2. Первое начало термодинамики. Термохимия.

2.1. Внутренняя энергия, теплота и работа. 2.2. Первое начало термодинамики. 2.3. Применение первого начала термодинамики к химическим реакциям. 2.4. Термохимия. Закон Гесса. 2.5. Теплоемкость. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа.