функції процесу

Оскільки функції стану пов'язані між собою рівняннями стану і іншими рівняннями (наприклад, рівнянням Гіббса - Дюгема), для однозначної характеристики стану системи виявляється достатнім знання тільки небагатьох величин, званих незалежними змінними стану або, більш стисло, параметрами стану термодинамічної системи. Решта термодинамічні функції стану є математичними функціями параметрів стану і визначаються однозначно, якщо задані значення останніх. При цьому для багатьох завдань не має значення, чи відомі конкретні рівняння стану досліджуваної системи; важливо тільки, що відповідні залежності завжди реально існують. Число параметрів стану залежить від характеру конкретної системи, а вибір їх в принципі довільний і пов'язаний з міркуваннями доцільності [1].

Функції процесу залежать не тільки від поточного стану системи, але також і від шляху, по якому система прийшла в цей стан.

До функцій процесу в термодинаміки відносять

· Кількість теплоти Q,

· Термодинамічну роботу A.

Для рівноважних процесів ці величини можуть бути виражені через функції стану за допомогою інтегруючого множника:

· DS = # 948; QT. де S (ентропія) і T (абсолютна температура) - функції стану,

Тиск - це фізична величина, що дорівнює відношенню перпендикулярної складової сили, що діє на поверхню, до площі цієї поверхні.

Сила діє на стінку з боку безлічі молекул. Вона може бути розрахована як добуток сили, що діє з боку однієї молекули, на число молекул, що рухаються в посудині в напрямку цієї стінки. Так як простір трехмерно і кожне вимір має два напрямки: позитивне і негативне, можна вважати, що в напрямку однієї стінки рухається одна шоста частина всіх молекул (при великому їх числі): N = N0 / 6.

Сила, що діє на стінку з боку однієї молекули, дорівнює силі, що діє на молекулу з боку стінки. Сила, що діє на молекулу з боку стінки, дорівнює добутку маси однієї молекули на прискорення, яке вона отримує при ударі об стінку:

Прискорення ж - це фізична величина, що визначається відношенням зміни швидкості до часу, протягом якого ця зміна відбулася: a = # 916; # 965; / T.

Зміна швидкості дорівнює подвоєному значенню швидкості молекули до удару: # 916; # 965; = -2 # 965 ;.

Якщо молекула веде себе подібно гумовому м'ячику, неважко уявити процес удару: молекула, вдаряючись, деформується. На процес стиснення і разжатия витрачається час. Поки молекула діє на стінку судини, про останню встигає вдаритися ще деяке число молекул, що знаходяться від неї на відстані не далі за l = # 965; t. (Наприклад, умовно кажучи, нехай молекули мають швидкість 100 м / с. Удар триває 0,01 с. Тоді за цей час до стінки встигнуть долетіти і внести свій вклад в тиск молекули, що знаходяться від неї на відстані 10, 50, 70 см, але не далі 100 см).

Будемо розглядати обсяг судини V = lS.

Підставивши всі формули в вихідну, отримуємо рівняння:

де: - маса однієї молекули, - середнє значення квадрата швидкості молекул, N - число молекул в об'ємі V.

Зробимо деякі пояснення з приводу однієї з величин, що входять в отримане рівняння.

Так як рух молекул хаотично і переважного руху молекул в посудині немає, їх середня швидкість дорівнює нулю. Але ясно, що це не відноситься до кожної окремої молекулі.

Для обчислення тиску ідеального газу на стінку посудини використовується не середнє значення x -компоненти швидкості молекул а середнє значення квадрата швидкості

Щоб введення цієї величини було більш зрозумілим, розглянемо чисельний приклад.

Нехай чотири молекули мають швидкості 1, 2, 3, 4 ум. од.

Квадрат середнього значення швидкості молекул дорівнює:

Рівняння пов'язують макропараметри газу - його тиск і обсяг (p. V) з мікропараметрамі - масою молекул і їх швидкістю (m0. # 965;), або енергією

Останнє рівняння Новомосковскется наступним чином: тиск ідеального газу на стінки посудини прямо пропорційно концентрації молекул в посудині і їх середньої кінетичної енергії.

Середньорічна температура по всьому світу

тепловий рух # 945; -пептіда. Складний коливальний рух атомів, складових пептид, випадково, і енергія окремого атома флуктуірует в широких межах, але за допомогою закону равнораспределенія обчислюють як середню кінетичну енергію кожного атома, так і середню потенційну енергію багатьох коливань. Сірі, червоні і сині кулі позначають атоми вуглецю, кисню іазота, відповідно; маленькі білі кульки представляють атоми водню.

У Міжнародній системі величин (англ. International System of Quantities. ISQ) термодинамічна температура обрана в якості однієї з семи основних фізичних величин системи. Відповідно, у міжнародних системі одиниць (СІ), заснованої на Міжнародній системі величин, одиниця цієї температури - кельвін - є однією з семи основних одиниць СІ. Крім термодинамічної температури в СІ використовується температура Цельсія, її одиницею є градус Цельсія, що входить до складу похідних одиниць СІ, що мають спеціальні найменування та позначення, і за розміром рівний Кельвіном [4]. На практиці часто застосовують градуси Цельсія через історичної прив'язки до важливих характеристик води - температурі танення льоду (0 ° C) і температурі кипіння (100 ° C). Це зручно, так як більшість кліматичних процесів, процесів у живій природі і т. Д. Пов'язані з цим діапазоном. Зміна температури на один градус Цельсія тотожно зміні температури на один кельвін. Тому після введення в 1967 р нового визначення Кельвіна, температура кипіння води перестала грати роль незмінною реперної точки і, як показують точні вимірювання, вона вже не дорівнює 100 ° C, а близька до 99,975 ° C [2] .Існують також шкала Фаренгейта і деякі інші.