Sistemin durumu bununla karakterize edilir. Sistem durumu ve süreçler. Modellemeye sistematik yaklaşım

Sistemin durumunu karakterize eden nicelikler sıcaklık, basınç, hacim vb. gibi değerleri arayacağız durum parametreleri .

Sistemin durumunu arayacağız dengesizlik , durum parametrelerinden en az birine belirli bir değer atanamıyorsa .

Sistem durumunun tüm parametreleri, sabit dış koşullar altında keyfi olarak uzun bir süre sabit kalan belirli değerlere sahipse, sistemin durumu denir. denge .

Konsept " belirli değerler " şunu ima ediyor parametre değeri, söz konusu sistemin tüm noktalarında aynıdır . Örneğin, sınıftaki sıcaklık, kesin olarak söylemek gerekirse, farklı noktalarda farklıdır, bu da şu anlama gelir: özel bir anlamı yok . Ortalama değeri kesin bir değer olarak almak kabul edilemez. Oda dış etkenlerden izole edilirse, bir süre sonra tüm noktalardaki sıcaklık eşitlenecek ve ardından odadaki belirli bir sıcaklık değerinden bahsetmek mümkün olacaktır. Benzer fikirler basınç, yoğunluk ve sistemin durumunun diğer parametreleri için de geçerlidir.

Geçiş bir durumdan diğerine geçiş sistemine ne ad verilir? işlem .

Herhangi bir süreç sırasında sistemin bir dizi denge dışı durumdan geçtiği açıktır. Ancak süreç ne kadar yavaş olursa sistemin halleri de dengeye o kadar yakın olur. Limitte eğer süreç sonsuz derecede yavaş ilerliyorsa, yani yarı statik, Herhangi bir anda sistemin durumunun dengede olduğunu varsayabiliriz.

Tanım gereği denge isminde sürekli bir denge durumları dizisinden oluşan süreç . Açıkça görülüyor ki Yalnızca yarı statik bir süreç denge olabilir.

Denge işlemlerinin önemli bir özelliği bunların gerçekleştirilebilmesidir. ters yön, yani sondan başa doğru ters bir durum dizisiyle, doğrudan ve ters süreçler sonucunda sistemde ve onu çevreleyen cisimlerde hiçbir değişiklik meydana gelmeyecektir. Bu nedenle, bu özelliğe sahip olan ve yalnızca denge süreçleri olabilen süreçlere de denir. geri dönüşümlü .

Şartlar yarı statik, denge ve tersinir Termodinamik süreçlerle ilgili olarak bunlar esasen eşanlamlıdır, ancak her biri açıklanan sürecin kendi temel özelliğini vurgular.

Deneyim gösteriyor ki Dış etkilerden izole edilmiş bir sistem, dengesizlikten denge durumuna geçiş yapar. Bu süreç denir gevşeme sistem ve süresi dinlenme zamanı .

Ayırt etmek dairesel süreç veya döngüler , bunun sonucunda sistem orijinal durumuna geri döner.

Grafiklerde denge süreçleri eğriler olarak gösterilmektedir. Genel olarak dengesiz süreçler, parametrelerin kesin bir değeri olmadığından eğrilerle temsil edilemez.

Ayrıca şunu da not ediyoruz: kesinlikle söyleyerek Termodinamiğin niceliksel sonuçları yalnızca denge durumları ve tersinir süreçler için geçerlidir . Bununla birlikte, çok sayıda durumda, hiçbir şekilde dengede olmayan gerçek süreçler, termodinamik yasalarıyla çok yüksek bir doğrulukla tanımlanır.

Konunun biyomedikal önemi

Termodinamik, hal değişimleri enerjinin ısı ve iş biçiminde aktarımıyla ilişkili olan makroskobik sistemleri inceleyen bir fizikokimya dalıdır.

Kimyasal termodinamik, biyoenerjinin teorik temelidir - canlı organizmalardaki enerji dönüşümlerinin bilimi ve yaşam sürecinde bir enerji türünün diğerine dönüşümünün belirli özellikleri. Canlı bir organizmada metabolizma süreçleri ile enerji arasında yakın bir ilişki vardır. Metabolizma tüm yaşam süreçlerinin enerji kaynağıdır. Herhangi bir fizyolojik fonksiyonun (hareket, sabit vücut sıcaklığının korunması, sindirim sularının salgılanması, çeşitli karmaşık maddelerin vücutta daha basit olanlardan sentezlenmesi vb.) Uygulanması, enerji harcaması gerektirir. Vücuttaki her türlü enerjinin kaynağı, potansiyel kimyasal enerjisi metabolik süreç sırasında diğer enerji türlerine dönüştürülen besinlerdir (proteinler, yağlar, karbonhidratlar). Vücudun yaşamsal aktivitesini sürdürmek ve fizyolojik işlevleri yerine getirmek için gerekli olan kimyasal enerjiyi serbest bırakmanın ana yolu oksidatif süreçlerdir.

Kimyasal termodinamik, bir kişi belirli bir işi yaptığında enerji maliyetleri ile besinlerin kalori içeriği arasında bir bağlantı kurmayı mümkün kılar ve besinlerin oksidasyonu sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle ortaya çıkan biyosentetik süreçlerin enerjik özünü anlamayı mümkün kılar.

Nispeten az sayıda bileşik için standart termodinamik miktarların bilgisi, çeşitli biyokimyasal süreçlerin enerji özellikleri için termokimyasal hesaplamaların yapılmasını mümkün kılar.

Termodinamik yöntemlerin kullanılması, proteinlerin, nükleik asitlerin, lipitlerin ve biyolojik zarların yapısal dönüşümlerinin enerjisinin ölçülmesini mümkün kılar.

Bir doktorun pratik çalışmasında termodinamik yöntemler, vücudun çeşitli fizyolojik ve patolojik koşullarında bazal metabolizmanın yoğunluğunu belirlemek ve ayrıca gıda ürünlerinin kalori içeriğini belirlemek için en yaygın şekilde kullanılır.

Kimyasal termodinamiğin sorunları

1.Kimyasal ve fizikokimyasal süreçlerin enerji etkilerinin belirlenmesi.

2. Kimyasal ve fizikokimyasal süreçlerin kendiliğinden ortaya çıkması için kriterlerin oluşturulması.

3. Termodinamik sistemlerin denge durumu için kriterlerin oluşturulması.

Temel kavramlar ve tanımlar

Termodinamik sistem

Gerçek veya hayali bir arayüzle çevreden ayrılan bir cisim veya cisimler grubuna termodinamik sistem denir.

Bir sistemin çevre ile enerji ve madde alışverişi yapabilme yeteneğine bağlı olarak izole edilmiş, kapalı ve açık sistemler ayırt edilir.

İzole Sistem, çevreyle madde veya enerji alışverişi yapmayan bir sistemdir.

Çevresiyle enerji alışverişi yapan ve madde alışverişi yapmayan sisteme denir. kapalı.

Açık sistem, çevreyle hem madde hem de enerji alışverişi yapan bir sistemdir.

Sistem durumu, standart durum

Bir sistemin durumu onun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin toplamı tarafından belirlenir. Sistemin her durumu, bu özelliklerin belirli değerleri ile karakterize edilir. Bu özellikler değişirse sistemin durumu da değişir, ancak sistemin özellikleri zamanla değişmezse sistem denge durumundadır.

Termodinamik sistemlerin özelliklerini karşılaştırmak için durumlarını doğru bir şekilde belirtmek gerekir. Bu amaçla, bir kavram tanıtıldı - bireysel bir sıvı veya katı cisim için 1 atm (101315 Pa) basınçta ve belirli bir sıcaklıkta bulundukları fiziksel durumun alındığı standart bir durum.

Gazlar ve buharlar için standart durum, 1 atm basınçtaki bir gazın belirli bir sıcaklıkta ideal gaz yasalarına uyduğu varsayımsal bir duruma karşılık gelir.

Standart duruma ilişkin değerler “o” indeksi ile yazılır ve sıcaklık bir alt simge olarak gösterilir, çoğunlukla 298K'dır.

Durum denklemi

Bir sistemin durumunu belirleyen özelliklerin değerleri arasında fonksiyonel bir ilişki kuran denkleme durum denklemi denir.

Bir sistemin durum denklemi biliniyorsa, durumunu tanımlamak için sistemin tüm özelliklerinin sayısal değerlerini bilmek gerekli değildir. Örneğin Clapeyron-Mendeleev denklemi ideal bir gazın durum denklemidir:

burada P basınçtır, V hacimdir, n ideal bir gazın mol sayısıdır, T mutlak sıcaklığıdır ve R evrensel gaz sabitidir.

Denklemden ideal bir gazın durumunu belirlemek için dört P, V, n, T niceliğinden herhangi üçünün sayısal değerlerini bilmenin yeterli olduğu sonucu çıkar.

Durum işlevleri

Bir sistemin bir durumdan diğerine geçişi sırasında değerleri sistemin yalnızca başlangıç ​​ve son durumuna bağlı olan ve geçiş yoluna bağlı olmayan özelliklere durum fonksiyonları denir. Bunlar örneğin sistemin basıncını, hacmini ve sıcaklığını içerir.

Süreçler

Bir sistemin bir durumdan diğerine geçişine süreç denir. Oluşma koşullarına bağlı olarak, aşağıdaki süreç türleri ayırt edilir.

Dairesel veya döngüsel– Sistemin orijinal durumuna geri döndüğü bir süreç. Döngüsel sürecin tamamlanmasının ardından sistem durumunun herhangi bir fonksiyonundaki değişiklikler sıfıra eşittir.

İzotermal– sabit sıcaklıkta gerçekleşen bir süreç.

İzobarik– sabit basınçta meydana gelen bir süreç.

izokorik– sistemin hacminin sabit kaldığı bir süreç.

Adyabatik– çevreyle ısı alışverişi olmadan gerçekleşen bir süreç.

Denge– Sistemin sürekli bir dizi denge durumu olarak kabul edilen bir süreç.

Dengesizlik– Bir sistemin dengesizlik durumlarından geçtiği bir süreç.

Tersine çevrilebilir termodinamik süreç– Sistemin ve onunla etkileşime giren sistemlerin (çevrenin) başlangıç ​​durumuna dönebildiği bir süreç.

Geri dönüşü olmayan termodinamik süreç– sistem ve onunla etkileşime giren sistemlerin (çevre) başlangıç ​​durumuna dönemediği bir süreç.

İkinci kavramlar “Kimyasal Dengenin Termodinamiği” bölümünde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Sistemin durumu seviyelere göre belirlenir.

Seviye, belirli bir anda bir değişkende (blok) veya bir bütün olarak sistemde bulunan kütle, enerji ve bilgi miktarıdır.

Seviyeler sabit kalmaz, belli değişikliklere uğrar. Bu değişikliklerin meydana geldiği hıza tempo denir.

Oranlar dönüşüm, birikim, aktarım vb. süreçlerin etkinliğini, yoğunluğunu ve hızını belirler. Madde, enerji, bilgi sistem içinde akıyor.

Tempolar ve seviyeler birbiriyle ilişkilidir, ancak aralarındaki ilişki net değildir. Bir yandan oranlar yeni seviyeler yaratıyor ve bu da oranları etkiliyor. bunları düzenleyin.

Örneğin, madde difüzyon süreci sistemin x1 seviyesinden x2 seviyesine (kütle transfer prosesinin itici gücü) geçişini belirler. Aynı zamanda, bu sürecin hızı (kütle aktarım hızı), ifadeye göre belirtilen seviyelerin kütlesine bağlıdır:

burada: a kütle transfer katsayısıdır.

Sistem durumunun en önemli özelliklerinden biri geri bildirimdir.

Geri bildirim, bir sistemin (blok), bir girdi etkisinin neden olduğu bir veya daha fazla değişkendeki değişikliğe, sistem içindeki süreçlerin bir sonucu olarak bu değişikliğin aynı veya aynı şeyi tekrar etkileyeceği şekilde yanıt verme özelliğidir. değişkenler.

Etki yöntemine bağlı olarak geri bildirim, doğrudan (değişkenlerin (bloklar) - aracıların katılımı olmadan ters etki meydana geldiğinde) veya kontur (değişkenlerin (bloklar) - aracıların katılımıyla ters etki meydana geldiğinde) olabilir (Şek. 3).

Pirinç. 3. Geri bildirim ilkesi

a – doğrudan geri bildirim; b – döngü geri bildirimi.

Sistemdeki değişkenlerdeki birincil değişikliklerin etkisine bağlı olarak iki tür geri bildirim ayırt edilir:

§ Olumsuz geri bildirim, ör. dışarıdan alınan bir darbe kapalı bir devre oluşturduğunda ve ilk darbenin zayıflamasına (stabilizasyonuna) neden olduğunda;

§ Olumlu geri bildirim, ör. Dışarıdan alınan bir darbenin kapalı bir devre oluşturarak ilk darbenin artmasına neden olması.

Negatif geri besleme, sistemde dinamik dengeyi sağlayan bir öz düzenleme biçimidir. Doğal sistemlerdeki olumlu geri bildirim genellikle kendini, nispeten kısa süreli, kendi kendini yok eden aktivite patlamaları şeklinde gösterir.

Geri bildirimin ağırlıklı olarak olumsuz olması, çevresel koşullardaki herhangi bir değişikliğin sistem değişkenlerinde bir değişikliğe yol açtığını ve sistemin orijinalinden farklı yeni bir denge durumuna geçmesine neden olduğunu göstermektedir. Bu kendi kendini düzenleme sürecine genellikle homeostaz denir.

Sistemin dengeyi yeniden sağlama yeteneği, durumunun iki özelliği tarafından daha belirlenir:

§ Sistem kararlılığı, ör. dengenin yeniden sağlanabileceği sistem değişkenlerinde izin verilen değişime dış etkideki (darbe darbesi) hangi büyüklükteki değişimin karşılık geldiğini gösteren bir özellik;

§ Sistem kararlılığı, ör. Dengenin yeniden sağlanabileceği sistem değişkenlerinde izin verilen maksimum değişikliği belirleyen bir özellik.

Sistemdeki düzenlemenin amacı aşırı bir prensip (maksimum potansiyel enerji yasası) şeklinde formüle edilmiştir: sistemin evrimi, sistemdeki toplam enerji akışını artırma yönünde ilerler ve sabit bir durumda mümkün olan maksimum değere ulaşılır (maksimum potansiyel enerji).

SİSTEM DURUMU

fizikte - belirli bir fiziksel sistemin karakteristik değerleri kümesiyle belirlenir. miktarlar denir durum parametreleri. Örneğin mekanik aksamın durumu sistem zamanın her anında koordinatların ve momentumun değerleri ile karakterize edilir maddi noktalar, bu sistemi oluşturuyoruz. Durum elektromanyetik alan elektrik voltajı değerleriyle karakterize edilir. ve zamanın her anında alanın tüm noktalarındaki manyetik alanlar.

Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü. 2004 .

Diğer sözlüklerde “SİSTEM DURUMU”nun ne olduğuna bakın:

Sistem Durumu- Çalıştırıldığı andaki sistemin özellikleri. Sistem belirli bir temel değişkenler ve parametreler kompleksi tarafından tanımlandığından, S.s.'yi ifade etmek için kabul edilen değerlerin belirlenmesi gerekir ... ... Ekonomik ve matematiksel sözlük

sistem durumu- 3.2 sistem durumu: Öğelerin durumlarının belirli bir birleşimi. Not Birden çok sistem durumu tek bir durumda birleştirilebilir. Kaynak: GOST R 51901.15 2005: Risk yönetimi. Markov yöntemlerinin uygulanması... ...

sistem durumu- Sistemin Durumu Sistemin durumu Sistemin çalışma anındaki özellikleri. Sistem belirli bir dizi temel değişken ve parametre ile tanımlandığından, sistemin durumunu ifade etmek için... ... Nanoteknoloji üzerine açıklayıcı İngilizce-Rusça sözlük. - M.

sistem durumu- sistemos būsena statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. sistem durumu vok. Systemzustand, Rusya. sistem durumu, n pranc. état du system, m … Otomatik terminų žodynas

sistem durumu- Sistem Analizi Durum Analizi Makroskopi Analizi Sistem Analizi Parametreleri. atitikmenys: ingilizce. sistem durumu rus. sistem durumu... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

sistem durumu- sistemos būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. sistem durumu vok. Systemzustand, Rusya. sistem durumu, n pranc. état du systeme, m … Fizikos terminų žodynas

Uçak sistemi arıza durumu- 14 Kaynak: GOST 27332 87: Uçakların uçuş koşulları. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Uçak sistemi durumu- 10. Uçak sisteminin durumu Sistemin durumu Sistemin durumu Etkinleştirilmesinin niteliğine ve operasyonel veya arıza durumuna göre belirlenen, uçak sisteminin çalışma parametreleri, sırasındaki arızaların varlığı ... ... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

uçak sistemi arıza durumu- sistemin arıza durumu Uçak sisteminin, buna neden olan sebeplerden bağımsız olarak bir bütün olarak sistemin işlevinin ihlali olarak değerlendirilen, çalışmayan bir durumu. [GOST 27332 87] Uçak uçuş koşullarının konuları... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

Uçak sisteminin arıza durumu- 14. Uçak sisteminin arıza durumu Sistemin arıza durumu Arıza durumu (başlık= Değişiklik, IUS 8 88). Sistem işlevinin ihlal edildiği düşünülen bir durumla karakterize edilen, bir uçak sisteminin çalışamaz durumu ... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Kitaplar

• Radyo kontrol sistemleri. Kitap 1. Radyo kontrol sistemlerinin durumu ve gelişim eğilimleri Kolektif monografinin yazarları, radyo kontrol sistemleri alanında tanınmış bilim adamları, önde gelen geliştiriciler ve uzmanlardır. Kitap, radyo-elektronik teknolojisinin gelişimindeki durumu ve eğilimleri inceliyor... Kategori: Radyo elektroniği Seri: Bilimsel ve teknik seri Yayıncı: Radiotekhnika, Üretici: Radiotekhnika,
• Radyo kontrol sistemleri. Sayı 1. Radyo kontrol sistemlerinin durumu ve gelişim eğilimleri, Verba V.S. Kolektif monografinin yazarları, radyo kontrol sistemleri alanında tanınmış bilim adamları, önde gelen geliştiriciler ve uzmanlardır. Kitap, radyo-elektronik teknolojisinin gelişimindeki durumu ve eğilimleri inceliyor... Kategori: Radyo. Radyo mühendisliği Seri: Yayıncı:

Moleküler kinetik yaklaşım. Moleküler fizik iki temel prensibe dayanmaktadır:

herhangi bir cisim - katı, sıvı veya gaz - moleküller (atomlar, iyonlar vb.) dediğimiz izole parçacıklardan oluşur;

Herhangi bir maddenin parçacıkları, dış kuvvet etkilerinin yokluğunda tercih edilen herhangi bir yöne sahip olmayan rastgele kaotik hareket halindedir. Bu harekete denir termalÇünkü yoğunluğu maddenin sıcaklığını belirler.

Birinci paragrafta, bir maddenin oluşabileceği parçacıklar olarak, elektriksel olarak nötr atom ve moleküllerin yanı sıra, elektrik yüklü parçacıklardan - iyonlardan - bahsedilmektedir. Her şeyden önce bu, maddenin plazma halinin çok önemli bir durumudur. Mevcut tahminlere göre Evrendeki görünür maddenin yaklaşık %95'i plazma halindedir. Ek olarak, çözeltilerde (örneğin sudaki sofra tuzu) çözünmüş madde iyon formunda bulunur ve ayrıca metaller, denge konumları (kristal kafes düğümleri) etrafında salınan pozitif iyonların ve bir elektron gazı oluşturan serbest elektronların bir koleksiyonudur. . Gelecekte asıl dikkat, kendisini oluşturan parçacıkların elektriksel olarak nötr olduğu maddenin "sıradan" durumuna verilecek, maddenin özel bir durumu olarak plazma, çözeltiler ve metaller ayrı ayrı ele alınacaktır: ". Dış kuvvetlerin etkisinin yokluğunda herhangi bir tercih edilen yönü olmayan rastgele kaotik bir hareket içindedir." Bu konuda şunu not edelim: Anizotropik kristallerde, kristali oluşturan parçacıkların etkileşimi nedeniyle tercih edilen yönler vardır. ve dış kuvvet alanlarıyla ilişkili değildir. Bu tür durumların değerlendirilmesi bu bölümün kapsamı dışındadır.

Moleküler kinetik teori, bir maddenin doğrudan deneysel olarak gözlemlenen özelliklerini (viskozite, termal iletkenlik vb.) Moleküllerin hareketinin toplam sonucu olarak yorumlama hedefini belirler. Bunu yaparken, her bir molekülün hareketiyle değil, yalnızca tüm molekül kümesinin hareketini ve etkileşimini karakterize eden ortalama değerlerle ilgilenen istatistiksel yöntemi kullanır. Moleküler kinetik teori, fizik kurallarının temel yasalarıyla çalışır. mikroskobik seviye - klasik mekanik, elektrodinamik vb. Kanunları. Bu nedenle, sistemin birçok fiziksel parametresinin değerlerini, dedikleri gibi, ilk prensiplere dayanarak tahmin edebiliyor. Bu bölümde ideal gazlar için iyi bilinen yasaların moleküler kinetik teoriye dayanarak türetilmesini ele alacağız.

Sistem durumu. Fiziğin herhangi bir dalında fenomenlerin incelenmesi, bir dizi cismin tanımlanmasıyla başlar. sistem.

Örneğin, bir pistonun (ortam) altında kapalı bir silindir içindeki bir gazı (sistemi) hayal edelim, Şekil 1. 1.1.

Pirinç. 1.1. Pistonun altındaki kapalı bir silindirdeki gaz

Pistonun konumunun veya silindir duvarlarının sıcaklığının değiştirilmesi sistemin durumunu değiştirir.

Gaz gibi basit sistemlerin durumu aşağıdaki makroskopik parametrelerle karakterize edilir: hacim, basınç, sıcaklık . Doğal olarak sistemi tanımlayan parametrelere de ihtiyacımız var: kütlesi M,bağıl molekül ağırlığı M(veya mol kütlesi M).

Toplam, dört değer: hacim , basınç , sıcaklık, ağırlık . Veya sistemdeki maddenin bir molünün bilinen kütlesi verildiğinde, mol sayısı. Sistem farklı maddelerin bir karışımı ise, karışımın bileşenlerinin bağıl konsantrasyonlarının eklenmesi gerekir: , işte maddenin kütlesi. Açıkçası, ikinci durumda dört parametre değil, daha fazlası var.

şunu hatırlatalım

Bir köstebeğin başka bir eşdeğer tanımı şöyledir:

Avogadro sayısının modern tanımının Avogadro sayısının izotop 12'nin atom sayısına eşit olduğunu belirttiğine dikkat edin. C 0,012 kilogram karbon-12 içerir. Böylece bir mol şu şekilde tanımlanabilir:

Problemleri çözerken bağıl molekül ağırlığının değerleri M Elementler periyodik tablodan alınmıştır. Molar kütlenin hesaplanması kolaydır:

Örneğin altın için

Karmaşık maddeler için, örneğin karbondioksit için basit aritmetik işlemlerin yapılması gerekir:

Genel olarak bakıldığında basınç, sıcaklık, maddenin yoğunluğu gibi sistem parametreleri farklı noktalarda farklı anlamlara gelebilir. Bu durumda, sisteme bir bütün olarak bu parametrelerin belirli değerleri atanamaz; dengesizlik durumu. Ancak deneyimler gösteriyor ki, eğer dış koşullar değişmezse, o zaman sistem sonunda denge durumu: bireysel parçalarının basınçları ve sıcaklıkları eşitlenir, böylece sistemin parametreleri süresiz olarak sabit kalan belirli değerleri alır. Bu durumda dış koşulların sistemde madde, enerji, momentum vb. aktarımı olmayacak şekilde olması gerekir.

Basitlik açısından, toplam kütlesi değişmeyen, bileşimi ve kendisini oluşturan maddelerin bağıl konsantrasyonları değişmeyen bir sistemi ele alalım. Bu, örneğin sistemde hiçbir kimyasal reaksiyon gerçekleşmediğinde meydana gelir. Daha genel bir yaklaşımla: Sistemde kendisini oluşturan parçacıkların yaratılması ve yok edilmesi süreçleri yoktur. Örneğin oksijen ve hidrojen moleküllerinden su moleküllerinin oluşma reaksiyonu

parçacıkların yok edilmesi ve parçacıkların doğuşu süreci olarak düşünülebilir. Bazı durumlarda, örneğin bir foton gazında (termal radyasyon), parçacıkların yaratılması ve yok edilmesi işlemlerinin varlığı temel olarak önemlidir.

Ek Bilgiler

http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4471.html - Fiziksel ansiklopedi. Kimyasal potansiyel: Değişken sayıda parçacık içeren termodinamik sistemlerin özelliklerini tanımlamak için gerekli olan fiziksel bir nicelik;

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0017.html - Fiziksel ansiklopedi. Avogadro Yasası;

http://marklv.narod.ru/mkt/mkt.htm - Moleküler kinetik hipoteze ilişkin resimler içeren okul dersi;

Daha sonra görüleceği gibi böyle bir sistemin denge durumunu tam olarak tanımlamak için yalnızca üç parametre yeterlidir: . Dahası, durum dengedeyse, bu üç parametre arasında bir bağlantı vardır: sistemin verilen iki parametresi (örneğin, sıcaklığı ve hacmi) üçüncüsünü (bu durumda basınç) benzersiz bir şekilde belirler. Matematiksel olarak bu ilişki karakterize edilebilir. sistemin durum denklemi

,

spesifik fonksiyon türü nerede F sistemin özelliklerine bağlıdır. Bir örnek denklemler Clapeyron - Mendeleyev mükemmel veya van der Waals ideal olmayan gazlar için (bu denklemler aşağıda tartışılacaktır).

Böylece, sabit kütle, bileşim ve bağıl konsantrasyonlara sahip denge sistemi onu oluşturan maddeler - gelecekte bunu her zaman belirtmeyeceğiz - Yalnızca iki bağımsız parametre var ve denge durumu, üç parametreden herhangi ikisinin eksenleri boyunca çizildiği düzlemdeki bir nokta (Şekil 1.2) ile grafiksel olarak gösterilebilir - veya:

Pirinç. 1.2. Sistemin (p, V), (p, T) ve (V, T) diyagramlarındaki denge durumları

Süreç her zaman sistem durumunun termodinamik dengesinin ihlali ile ilişkilidir. Şu anda, termodinamik olarak denge durumundan, tüm olası enerji değişim süreçlerinin bulunmadığı bir durumu anlamak yeterlidir: 1) sistemin alt sistemlerinden hiçbiri diğer alt sistemler üzerinde iş yapmaz; 2) sistemin alt sistemlerinden hiçbiri sistemin diğer alt sistemleriyle ısı alışverişinde bulunmaz; 3) sistemin hiçbir alt sistemi, sistemin diğer alt sistemleriyle parçacık alışverişi yapmaz. Daha sonra görüleceği gibi, sıradan olanlarda (parçacıkların yaratılma ve yok edilme süreçlerinin olmadığı) başka enerji alışverişi türleri mevcut değildir. Buradan, sonuçta, tek bileşenli bir sistemin termodinamik denge durumunu tanımlamak için yalnızca üç bağımsız parametrenin (örneğin: parçacık sayısı, hacim ve iç enerji) belirtilmesinin yeterli olduğu sonucu çıkar.

Bir sistemin durumu zamanla değişiyorsa, sistemde bazı süreçler meydana geliyor demektir. Genel anlamda bunun tersi doğru değildir: Sistemin durumu, içinde bir süreç devam etmesine rağmen değişmeyebilir - sistemin durağan ancak dengesiz durumu. Örneğin, sabit bir ısı transferi süreci sırasında, sistemin durumu dengede değildir, ancak sistemin hacmi boyunca sıcaklık, basınç, yoğunluk vb. dağılımlarının değişmemesi anlamında değişmeden kalır.

Sonsuz yavaş bir süreçle, zamanın herhangi bir anında sistemin durumunun dengede olduğunu varsayabiliriz. Fiziksel olarak bu, sürecin karakteristik süresinin, gevşeme süresi olarak da adlandırılan, sistemde dengenin kurulması için gereken süreden çok daha uzun olduğu anlamına gelir. . Bu süreç denir bir denge süreci.

Denge sürecinin de bir başka idealleştirme olduğu açıktır. Sürecin -sonlu bir doğrulukla- denge olarak kabul edilebilmesi için eşitsizliğin sağlanması gerekir.

ve ne kadar iyi yapılırsa süreç dengeye o kadar yaklaşır.

Bir denge süreci, bir dizi denge durumu olarak düşünülebilir. Gelecekte yalnızca denge süreçleri incelenecektir (aksi özellikle belirtilmediği sürece).

Sistemin durumu diyagramda bir nokta ile temsil edildiğinden ve süreç bir denge durumları dizisi olduğundan, böyle bir süreç diyagramda bir çizgiyle gösterilir. Doğru üzerindeki her nokta, sistemin koşullu denge ara durumudur. Denge süreci bir süreçtir geri dönüşümlü, yani, çevredeki cisimlerde herhangi bir değişiklik kalmadan aynı ara durumlardan ters sırayla geçerek ters yönde akabilir.

Doğal olarak sistemde sürtünme kuvvetlerine benzer hiçbir kuvvetin etkili olmaması gerekir. Aşağıda termodinamik sistemlerdeki bazı karakteristik süreçleri açıklayan diyagramlarla tanışacağız.

Sistemin durumunu bildiğimizde çeşitli bilgiler bulabiliriz. durum fonksiyonları - yalnızca sistemin durumuna bağlı olan fiziksel özellikler, yani sistem kendisini belirli bir durumda bulduğunda, önceki geçmişine bakılmaksızın aynı değerleri alırlar.

Sıcaklık. Her sistemin belirli bir rezervi vardır iç enerji, sistemin bir bütün olarak dış çevreye göre konumu veya hareketi ile ilgili değildir. İç enerji hakkında daha ayrıntılı olarak konuşacağız, ancak şimdilik yalnızca bir yumurtayı belirli bir hızda fırlatırsak, yumurtanın kinetik enerjisi artsa da onu pişirmeyeceğimiz şeklindeki sezgisel anlayışa ihtiyacımız var. Yumuşak haşlanmış yumurtayı pişirmek için onu atmanız gerekmez, ısıtmanız gerekir.

İç enerjiyi niceliksel olarak karakterize etmek için kavram tanıtıldı sıcaklık. Sıcaklık, fiziksel büyüklükler arasında özel bir yere sahiptir. Deneyimler bunun vücutların termal denge durumunu karakterize ettiğini göstermektedir. Sıcaklıkları farklı iki cisim temas ettirilirse moleküller arasındaki etkileşim sonucunda bu cisimler enerji alışverişinde bulunur. Bir süre sonra sıcaklıklar dengelenecek ve ısı transferi duracak ve termal denge durumu oluşacaktır. Termal denge durumu, izole edilmiş herhangi bir sistemin zamanla geçtiği durumdur.

Sıcaklığın belirlenmesine yönelik geleneksel yöntemler, cisimlerin bir takım özelliklerinin (hacim, basınç vb.) ona bağımlılığına dayanmaktadır. Bu durumda termometrik gövde ve sıcaklık ölçeğinin derecelendirilmesi seçilir. En yaygın olanı santigrat ölçeğidir (Santigrat ölçeği, Şekil 1.3).

Pirinç. 1.3. Santigrat Santigrat ölçeği

Bu ölçeğin donma noktası (suyun kristalleşmesi veya aynı anlama gelen buzun erimesi) ile suyun normal atmosfer basıncındaki kaynama noktası arasındaki bölümü 100 eşit parçaya bölünmüştür. Bu kısım denir santigrat derece(belirtilen t°C). Böylece suyun kristalleşme noktası şuna karşılık gelir: 0 °C ve kaynama noktası - 100 °C. Her ikisinin de normal basınçta 760 mm Hg olduğunu vurguluyoruz. Sanat. ABD'de ayrıca Fahrenheit ölçeğini de kullanıyorlar (belirtilen t°F). Fahrenheit ölçeğinin sıfır değeri olarak laboratuvarında üretebileceği en düşük sıcaklığı, yani tuz ve buz karışımının erime noktasını seçti. Bu ölçekte suyun donma noktası sıcaklığa karşılık gelir 32 °F ve kaynama noktası - 212°F. Bu aralık yüze değil 180 parçaya (açısal derecelere benzer) bölünmüştür. Bu nedenle, bir Fahrenheit derecesi bir Santigrat dereceden azdır (bir faktör) 100/180 = 5/9 ). Bu iki ölçekteki sıcaklıklar arasındaki ilişki formüllerle verilmektedir.