Uzoq vaqt davomida fiziklar va boshqa fanlar vakillari o'zlarining tajribalari davomida kuzatganlarini tasvirlash usuliga ega edilar. Konsensusning yo'qligi va ko'p sonli atamalarning "ko'zdan kechirilganligi" hamkasblar o'rtasida chalkashlik va tushunmovchiliklarga olib keldi. Vaqt o'tishi bilan fizikaning har bir bo'limi o'zining belgilangan ta'riflari va o'lchov birliklariga ega bo'ldi. Tizimdagi aksariyat makroskopik oʻzgarishlarni tushuntiruvchi termodinamik parametrlar shunday paydo boʻldi.
Tanrif
Holat parametrlari yoki termodinamik parametrlar birgalikda va har biri alohida kuzatilgan tizimni tavsiflashi mumkin boʻlgan bir qancha fizik miqdorlardir. Bularga quyidagilar kiradi:
- harorat va bosim;
- kontsentratsiya, magnit induksiya;
- entropiya;
- entalpiya;
- Gibbs va Helmholtz energiyalari va boshqalar.
Intensiv va keng koʻlamli parametrlarni tanlang. Termodinamik tizimning massasiga bevosita bog'liq bo'lganlar keng tarqalgan vaintensiv - boshqa mezonlar bilan belgilanadi. Barcha parametrlar bir xil darajada mustaqil emas, shuning uchun tizimning muvozanat holatini hisoblash uchun bir vaqtning o'zida bir nechta parametrlarni aniqlash kerak.
Bundan tashqari, fiziklar orasida terminologik kelishmovchiliklar mavjud. Xuddi shu fizik xarakteristikani turli mualliflar jarayon, koordinata, miqdor, parametr yoki hatto xossa deb atashlari mumkin. Hammasi olimning qaysi mazmunda foydalanishiga bog'liq. Ammo ba'zi hollarda hujjatlar, darsliklar yoki buyurtmalar loyihasini tuzuvchilar rioya qilishi kerak bo'lgan standartlashtirilgan tavsiyalar mavjud.
Tasnifi
Termodinamik parametrlarning bir qancha tasniflari mavjud. Shunday qilib, birinchi xatboshiga asoslanib, barcha miqdorlarni quyidagilarga bo'lish mumkinligi allaqachon ma'lum:
- ekstensiv (qo'shimcha) - bunday moddalar qo'shish qonuniga bo'ysunadi, ya'ni ularning qiymati ingredientlar soniga bog'liq;
- intensiv - ular reaksiya uchun qancha modda olinganiga bog'liq emas, chunki ular o'zaro ta'sir davomida bir tekisda joylashgan.
Tizimni tashkil etuvchi moddalar joylashgan sharoitga qarab, miqdorlarni fazali reaktsiyalar va kimyoviy reaktsiyalarni tavsiflovchilarga bo'lish mumkin. Bundan tashqari, reaktivlarning xususiyatlarini hisobga olish kerak. Ular quyidagilar bo'lishi mumkin:
- termomexanik;
- termofizik;
- termokimyoviy.
Bundan tashqari, har qanday termodinamik tizim ma'lum bir funktsiyani bajaradi, shuning uchun parametrlarreaksiya natijasida hosil bo'lgan ish yoki issiqlikni tavsiflaydi, shuningdek, zarrachalar massasini uzatish uchun zarur bo'lgan energiyani hisoblash imkonini beradi.
Holat oʻzgaruvchilari
Har qanday tizimning holati, jumladan, termodinamik ham uning xossalari yoki xususiyatlarining kombinatsiyasi bilan aniqlanishi mumkin. Vaqtning ma'lum bir momentida to'liq aniqlanadigan va tizimning bu holatga qanday kelganiga bog'liq bo'lmagan barcha o'zgaruvchilar termodinamik holat parametrlari (o'zgaruvchilari) yoki holat funktsiyalari deb ataladi.
Oʻzgaruvchan funksiyalar vaqt oʻtishi bilan oʻzgarmasa, tizim statsionar hisoblanadi. Stabil holatning bir varianti termodinamik muvozanatdir. Tizimdagi har qanday, hatto eng kichik o'zgarish allaqachon jarayon bo'lib, u birdan bir nechta o'zgaruvchan termodinamik holat parametrlarini o'z ichiga olishi mumkin. Tizim holatlarining uzluksiz ravishda bir-biriga o'tish ketma-ketligi "jarayon yo'li" deb ataladi.
Afsuski, atamalar bilan hali ham chalkashliklar mavjud, chunki bir xil oʻzgaruvchi ham mustaqil, ham bir nechta tizim funksiyalarini qoʻshish natijasi boʻlishi mumkin. Shuning uchun "holat funktsiyasi", "holat parametri", "holat o'zgaruvchisi" kabi atamalarni sinonimlar deb hisoblash mumkin.
Harorat
Termodinamik tizim holatining mustaqil parametrlaridan biri haroratdir. Bu zarrachalar birligiga to'g'ri keladigan kinetik energiya miqdorini tavsiflovchi qiymatdirtermodinamik tizim muvozanatda.
Tushunchaning ta’rifiga termodinamika nuqtai nazaridan yondashadigan bo’lsak, harorat sistemaga issiqlik (energiya) qo’shgandan keyin entropiyaning o’zgarishiga teskari proporsional qiymatdir. Tizim muvozanat holatida bo'lganda, harorat qiymati uning barcha "ishtirokchilari" uchun bir xil bo'ladi. Agar harorat farqi bo'lsa, energiya issiqroq jism tomonidan chiqariladi va sovuqroq jism tomonidan so'riladi.
Termodinamik tizimlar mavjudki, ularda energiya qo’shilganda tartibsizlik (entropiya) kuchaymaydi, aksincha kamayadi. Bundan tashqari, agar bunday sistema harorati o'zinikidan katta bo'lgan jism bilan o'zaro ta'sir qilsa, u o'zining kinetik energiyasini shu jismga beradi va aksincha emas (termodinamika qonunlari asosida).
Bosim
Bosim - bu jismga, uning yuzasiga perpendikulyar ta'sir etuvchi kuchni tavsiflovchi kattalik. Ushbu parametrni hisoblash uchun barcha kuch miqdorini ob'ektning maydoniga bo'lish kerak. Bu kuchning birliklari paskal bo'ladi.
Termodinamik parametrlarga kelsak, gaz unga mavjud bo'lgan butun hajmni egallaydi va bundan tashqari, uni tashkil etuvchi molekulalar doimo tasodifiy harakat qiladi va bir-biri bilan va ular joylashgan idish bilan to'qnashadi.. Aynan shu ta'sirlar moddaning idish devorlariga yoki gazga joylashtirilgan tanaga bosimini aniqlaydi. Kuch, oldindan aytib bo'lmaydigan narsa tufayli barcha yo'nalishlarda teng ravishda tarqaladimolekulyar harakatlar. Bosimni oshirish uchun siz tizim haroratini oshirishingiz kerak va aksincha.
Ichki energiya
Tizimning massasiga bog'liq bo'lgan asosiy termodinamik parametrlarga ichki energiya kiradi. U moddaning molekulalarining harakatidan kelib chiqadigan kinetik energiyadan, shuningdek molekulalar bir-biri bilan oʻzaro taʼsirlashganda paydo boʻladigan potensial energiyadan iborat.
Bu parametr aniq. Ya'ni, ichki energiyaning qiymati tizim istalgan holatda bo'lganda, unga (holatga) qaysi yo'l bilan erishilganidan qat'i nazar, doimiy bo'ladi.
Ichki energiyani o'zgartirish mumkin emas. Bu tizim tomonidan chiqarilgan issiqlik va u ishlab chiqaradigan ishlarning yig'indisidir. Ayrim jarayonlar uchun harorat, entropiya, bosim, potentsial va molekulalar soni kabi boshqa parametrlar hisobga olinadi.
Entropiya
Termodinamikaning ikkinchi qonuni izolyatsiyalangan sistemaning entropiyasi kamaymasligini bildiradi. Boshqa bir formula, energiya hech qachon past haroratli jismdan issiqroq tanaga o'tmasligini taxmin qiladi. Bu, o'z navbatida, doimiy harakat mashinasini yaratish imkoniyatini rad etadi, chunki tanada mavjud bo'lgan barcha energiyani ishga o'tkazish mumkin emas.
"Entropiya" tushunchasining o'zi 19-asrning o'rtalarida foydalanishga kiritilgan. Keyin u issiqlik miqdorining tizim haroratiga o'zgarishi sifatida qabul qilindi. Ammo bu ta'rif faqat tegishlidoimiy muvozanatda bo'lgan jarayonlar. Bundan quyidagi xulosa chiqarishimiz mumkin: agar sistemani tashkil etuvchi jismlarning harorati nolga intilsa, entropiya ham nolga teng bo'ladi.
Entropiya gaz holatining termodinamik parametri sifatida zarracha harakatining tasodifiyligi, tasodifiyligi oʻlchovi koʻrsatkichi sifatida ishlatiladi. U molekulalarning ma'lum bir sohada va idishda tarqalishini aniqlash yoki moddaning ionlari orasidagi o'zaro ta'sirning elektromagnit kuchini hisoblash uchun ishlatiladi.
Entalpiya
Entalpiya - doimiy bosimda issiqlikka (yoki ishga) aylanadigan energiya. Agar tadqiqotchi entropiya darajasini, molekulalar soni va bosimni bilsa, bu muvozanatdagi tizimning potentsiali.
Agar ideal gazning termodinamik parametri koʻrsatilgan boʻlsa, entalpiya oʻrniga “kengaytirilgan tizim energiyasi” soʻzi qoʻllaniladi. Ushbu qiymatni o'zimizga tushuntirishni osonlashtirish uchun biz gaz bilan to'ldirilgan idishni tasavvur qilishimiz mumkin, bu piston (masalan, ichki yonish dvigateli) tomonidan bir xilda siqiladi. Bunday holda, entalpiya nafaqat moddaning ichki energiyasiga, balki tizimni kerakli holatga keltirish uchun bajarilishi kerak bo'lgan ishlarga ham teng bo'ladi. Ushbu parametrni o'zgartirish faqat tizimning dastlabki va yakuniy holatiga bog'liq va uni qanday qabul qilish muhim emas.
Gibbs Energy
Termodinamik parametrlar va jarayonlar, aksariyat hollarda, tizimni tashkil etuvchi moddalarning energiya salohiyati bilan bog'liq. Shunday qilib, Gibbs energiyasi tizimning umumiy kimyoviy energiyasiga ekvivalentdir. U kimyoviy reaksiyalar jarayonida qanday oʻzgarishlar yuz berishi va moddalarning oʻzaro taʼsir qilish-olmasligini koʻrsatadi.
Reaksiya jarayonida tizimning energiya miqdori va haroratining oʻzgarishi entalpiya va entropiya kabi tushunchalarga taʼsir qiladi. Bu ikki parametr orasidagi farq Gibbs energiyasi yoki izobarik-izotermik potensial deb ataladi.
Bu energiyaning minimal qiymati, agar tizim muvozanat holatida boʻlsa va uning bosimi, harorati va modda miqdori oʻzgarishsiz qolsa kuzatiladi.
Helmholtz Energy
Gelmgolts energiyasi (boshqa manbalarga ko'ra - shunchaki bo'sh energiya) - tizim tarkibiga kirmagan jismlar bilan o'zaro ta'sirlashganda yo'qotiladigan energiyaning potentsial miqdori.
Gelmgoltsning erkin energiyasi tushunchasi koʻpincha tizim qanday maksimal ishni bajarishi mumkinligini, yaʼni moddalar bir holatdan ikkinchi holatga oʻtganda qancha issiqlik ajralib chiqishini aniqlash uchun ishlatiladi.
Agar sistema termodinamik muvozanat holatida boʻlsa (yaʼni u hech qanday ishni bajarmasa), u holda erkin energiya darajasi minimal boʻladi. Bu shuni anglatadiki, harorat kabi boshqa parametrlarni o'zgartirish,bosim, zarrachalar soni ham sodir bo'lmaydi.
