Термодинамическими параметрами которые характеризуют экстенсивные свойства системы являются

Термодинамическая система характеризуется определенными значениями ее свойств. Эти свойства термодинамического тела (системы) называются параметрами состояния.

Параметры состояния – любая величина, присущая телу, изменение которой определяется только начальным и конечным состоянием тела и не зависит от характера процесса изменения его состояния, при переходе его из первого состояния во второе. Параметры можно разделить на две группы:

Интенсивные – которые не зависят от количества вещества и при взаимодейтсвии тел выравниваются (температура, давление и т.п.);

Экстенсивные – зависящие от количества вещества, следующие закону сложения или, как говорят математики, закону аддитивности (масса, обьем, внутренняя энергия и т.п.).

Измерение экстенсивной величины производится сравнением ее с такой же по природе величиной, выбранной за единицу – эталон (метр, килограмм и т.п.). Измерение интенсивной величины основано на использовании объективной связи между изменениями этой интенсивной величины и какой-либо экстенсивной величины. Например, связь температуры и объема жидкости в термометре приводит к измерению температуры с помощью длины столбика жидкости в термометре.

Некоторые экстенсивные величины приобретают свойства интенсивных, если их рассматривают применительно к единице массы данного вещества (удельные объем, энтальпия и т.п.).

Все термодинамические параметры введены человеком для удобства изучения окружающего мира. Однако не все параметры поддаются измерению приборами. Ряд параметров, не поддающихся измерению, человек ввел для удобства расчета термодинамических процессов. Эти параметры получаются расчетным путем и имеют в размерности величину работы (энергии) Дж или кал. Например, к ним относятся энтальпия и энтропия. Такие параметры получили название – энергетических или калорических параметров, или функций состояния. Параметры, которые возможно измерить приборами, называются термическими. Например, к этим параметрам относятся температура и давление.

Общая схема разделения термодинамических параметров состояния на основые виды дана на рис. 2.4.

Источник

Термодинамические параметры

Что такое термодинамические параметры

Термодинамические параметры — явления, описывающие макроскопические движения системы. С греческого слово «parametron» переводится как «отмеривающий» или «соразмеряющий». Таким образом, термодинамические параметры это то, что измеряет систему.

Для описания обычно достаточно трех величин. К примеру, чтобы определить состояние газа, необходимо знать его давление, температуру и удельный объём. Параметры состояния термодинамической системы не зависят от того, каким образом она пришла в данное положение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Если оно равновесное, то это описывается строго определенным набором величин. Зависимость между ними определяется уравнением состояния, которое и позволяет классифицировать системы.

Классификация величин

Явления, которые характеризируют всю систему целиком, называют макроскопическими. В разных источниках классификация величин отличается, но основные группы все же можно выделить.

В некоторых случаях в литературе используются также такие определения, как внешние и внутренние величины. К первым относят экстенсивные свойства, а ко вторым — внутреннюю энергию, температуру или химсостав.

Термодинамическими параметрами называют и величины, которые поддаются и не поддаются измерению приборами. Давление, температура и объем легко измеряется, а внутреннюю энергию уже нужно вычислять по формулам.

Наряду с термическими параметрами свойств в термодинамике также широко используются и калорические. К ним относятся, в частности энтальпия и энтропия.

Основные величины

К основным термодинамическим параметрам относятся: удельный объем, давление и температура. Если меняется хотя бы одна из этих величин, происходит процесс. Совокупность генеральных свойств системы соответственно определяет ее состояние.

Основные термодинамические параметры состояния:

Основным термодинамическим параметром являются также удельная теплоемкость вещества (объем теплоты, поглощаемой в процессе нагревания на 1 кельвин).

Интенсивные и экстенсивные параметры

Термодинамические параметры состояния делятся на две группы: экстенсивные (суммирующиеся) и интенсивные (выравнивающиеся). В первом случае свойство прямо пропорционально массе системы и обладает аддитивностью. Во втором: параметры таким свойством не обладают и не зависят от массы.

Экстенсивные или аддитививные параметры при фиксированных значениях интенсивных параметров пропорциональны числу частиц в системе (или ее массе). Интенсивные параметры принимают одинаковые значения для любой части равновесной системы, даже когда она не является пространственно однородной.

Экстенсивные величины — величины, значения которых для всей системы равны аналогичному показателю для отдельных ее частей.

Интенсивные величины — величины, которые не изменяются при разделении системы на части.

В отличие от них экстенсивные величины зависят от размеров системы и ее массы.

Интенсивные термодинамические параметры:

Разновидности по свойствам веществ, вступающих в реакцию

Любая химическая реакция сопровождается изменениями функций состояния системы, определяющихся переменными состояниями системы (объемом, давлением и температурой, количеством молей химических компонентов). Реакция возможна, если вещества имеют более низкую свободную энергию, чем реагенты.

К характеристикам параметров состояния термодинамической системы относятся разные величины (в том числе температура, состав или плотность и многое другое). Именно они описывают ее в определенный момент времени в зависимости от набора состояний.

Источник

Параметры состояния системы

I. Основные понятия термодинамики

Тема : Термодинамика химического равновесия.

Цель лекции : изучение вопросов по термодинамике химического равновесия

План:

Содержание лекции:

Химическая термодинамика – это раздел физической химии, изучающий взаимопревращение теплоты и энергии при протекании химической реакции.

Термодинамика основана на ряде понятий: система, состояние системы, параметры состояния системы, функции состояния системы, внутренняя энергия системы и т. д.

Термодинамическая система – это тело или группа тел, взаимодействующих между собой, и отделённых от окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью раздела.

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.

Состояние системы – это набор свойств системы, позволяющих описать систему с точки зрения термодинамики.

Например, для оценки состояния человеческого организма, как термодинамической системы, врач должен оценить некоторые его свойства (температура, давление, концентрация биологических жидкостей).

Физические свойства, характеризующие состояние системы, называют параметрами состояния системы.

Взаимодействие системы с окружающей средой заметно по изменению параметров системы.

Экстенсивные параметры – это параметры, которые зависят от количества вещества системы и суммируются при объединении систем (объём, 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).

Параметры состояния связаны уравнением состояния.

Переход системы из одного состояния в другое с изменением хотя бы одного параметра называется термодинамическим процессом.

Внутренняя энергия является одной из таких функций.

В XIX веке немецкий судовой врач Майер Ю.Р. и английский ученый Джоуль Д. показали, что теплота и работа способны к взаимопревращениям, являясь разными способами передачи энергии.

Наблюдая за людьми в разных климатических зонах, Майер сделал вывод, что теплота сгорания пищи используется на поддержание постоянной температуры тела и на выполнение мускульной работы. Это наблюдение легло в основу 1 закона термодинамики.

Источник

Термодинамические параметры состояния системы

Основные понятия и определения термодинамики

Термодинамика- это наука о взаимном преобразовании различных видов энергии (наиболее часто встречающиеся в природе тепловая и механическая виды энергии).

Объектом изучения термодинамики являются различные термодинамические системы.

Термодинамическая система представляет собой тело (несколько тел), способное обмениваться с другими телами (между собой) энергией и веществом.

То, что находится вне системы называется окружающей средой.

Например, термодинамическая система- это газ, находящейся в цилиндре с поршнем, а окружающая среда- это цилиндр, поршень, воздух, стены помещения.

Различают гомогенные (однородные) и гетерогенные (разнородные) термодинамические системы.

Гомогенная система— это система, внутри которой нет поверхностей раздела (например, вода, газы).

Гетерогенная система— это система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела (например, вода и пар).

Вещества обычно пребывают в одном из трёх основных состояний: в твердом, жидком или газообразном состоянии. Очевидно, что одно и то же вещество при разных условиях может находиться в различных состояниях и соответственно свойства вещества будут различными.

Свойства термодинамической системы могут быть интенсивными и экстенсивными.

Интенсивными называют свойства, не зависящие от количества вещества в системе (например, давление и температура).

Свойства, зависящие от количества вещества, называют экстенсивными. Примером экстенсивных свойств является объем, который изменяется пропорционально количеству вещества. Объем 10кг вещества при одних и тех же условиях будет в 10 раз больше, чем объем 1кг вещества.

Экстенсивные свойства термодинамической системы, отнесенные к массе вещества или другими словами удельные экстенсивные свойства приобретают смысл интенсивных. Так, удельный объем, удельная теплоёмкость и т.п. рассматриваются в качестве интенсивных свойств.

Интенсивные свойства, определяющие состояние термодинамической системы, называются термодинамическими параметрами состояния системы.

Наиболее удобными и поэтому наиболее распространенными параметрами состояния являются абсолютная температура, абсолютное давление и удельный объем (плотность) системы.

Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.

В качестве термодинамического параметра состояния системы принимают абсолютнуютемпературу Т. Она всегда положительна.

В системе СИ единицей температуры является кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид:

Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть сила ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о единицу площади стенки сосуда, в котором заключен газ, т.е.:

В системе СИ давление выражается в Паскалях. .

Различают избыточное и абсолютное давление.

Абсолютное давление ()- это давление, которое отсчитывается от абсолютного нуля давления или другими словами от абсолютного вакуума.

Именно абсолютное давление является термодинамическим параметром состояния системы.

Абсолютное давление определяется:

1). При давлении сосуда больше атмосферного:

2). При давлении сосуда меньше атмосферного:

где — атмосферное давление; — давление вакуума (давление разрежения).

Удельный объем – это величина, которая определяется как отношение объема вещества к его массе:

Между удельным объемом вещества и его плотностью существует очевидное соотношение:

При отсутствии внешних воздействий на термодинамическую систему (например, со стороны гравитационного или электромагнитного поля) состояние системы считается определенным, т.е. известным если заданы 2 интенсивных параметра состояния системы.

Если, например, рассматривается водяной пар при температуре 250 0 С и атмосферном давлении, то удельный объем такого пара может иметь только одно значение 0,23м 3 /кг.

Таким образом, удельный объем данного вещества однозначно определяется давлением Р и температурой Т.

Если в различных точках термодинамической системы существуют различные значения температур, давлений и других параметров, то такая система является неравновесной.

Если все термодинамические параметры постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние системы называется равновесным.

В классической термодинамике (т.е. термодинамике идеального газа) рассматриваются только равновесные системы.

В простейших равновесных термодинамических системах, которыми являются газы или пары, параметры состояния, т.е. удельный объем, температура и давление связаны уравнением состояния идеального газа:

где — газовая постоянная, которая определяется по формуле:

где — молекулярная масса газа, .

Изменение состояния термодинамической системы во времени называется термодинамическим процессом. Так, при перемещении поршня в цилиндре объем, а с ним давление и температура находящегося внутри газа будут изменяться, поскольку будет совершаться процесс расширения или сжатия газа.

Если в термодинамическом процессе изменение параметра состояния не зависит от вида процесса, а определяется начальным и конечным состоянием, то параметры состояния называются функцией состояния. Такими параметрами являются, например, внутренняя энергия и энтальпия системы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

1. Основные понятия термодинамики: термодинамическая система, параметры экстенсивные и интенсивные, функция состояния, ее свойства. Уравнения состояния.

Термодинамическая система — реальный или воображаемый объект, подлежащий изучению, способный обмениваться с другими системами энергией и (или) веществом.

Открытая система — система, которая обменивается с окружающей средой и энергией, и веществом (реальная термодинамическая система: куриное яйцо, кипящий чайник, биологические системы).

Состояние системы определяется совокупностью термодинамических параметров и функций.

Частные виды термодинамических процессов :

1) изобарный (P=const); 2) изотермический (T=const); 3) изохорный (H=const); 4) адиабатический (отсутствует теплообмен с окружающей средой); 5) изобарно-изотермический (P,T=const); 6) изохорно-изотермический (V,Т=const)

где dP, dV, dT- бесконечно малые приращения аргументов.

Идеальный газ — воображаемая термодинамическая система, состоящая из молекул газа, расстояние между которыми велико и можно пренебречь силами взаимодействия между ними.Изменение внутренней энергии идеальной газовой системы зависит только от температуры и не зависит от объема и давления:

2. I начало термодинамики. Запишите математическое выражение в дифференциальной и интегральной формах. Что такое работа, теплота, внутренняя энергия, энтальпия. Приведите примеры функции состояния и фукции процесса. Какими свойствами обладает функция состояния?

Источник