Термодинамика систем вблизи равновесия (линейная термодинамика). Первый и второй законы термодинамики
Предметом термодинамики является рассмотрение общих закономерностей превращения энергии при ее переносе в форме теплоты и работы между телами.
В зависимости от характера обмена энергии и массы с окружающей средой через границы системы различают три группы систем. Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни массой, они полностью изолированы от влияния окружающей среды. Системы, которые через свои границы обмениваются энергией с окружающей средой, но не могут обмениваться массой (веществом), относятся к закрытым системам. Открытые системы обмениваются с окружающей средой и энергией, и массой.
Всякая система характеризуется определенными свойствами, или термодинамическими параметрами. Их совокупность определяет термодинамическое состояние системы, поэтому изменение хотя бы одного из параметров приводит к изменению термодинамического состояния системы в целом.
Процессы, протекающие в системе и изменяющие ее состояние, могут быть равновесными или неравновесными. Равновесные, или обратимые, процессы протекают в системе таким образом, что вызванные ими изменения в состоянии системы могут произойти в обратной последовательности без дополнительных изменений в окружающей среде. Наоборот, неравновесные, или необратимые, процессы, к которым относятся реальные превращения в природе, не обладают этими свойствами, и их протекание в обратном направлении сопровождается остаточными изменениями в окружающей среде. В классической термодинамике рассматриваются главным образом равновесные состояния системы, при которых ее параметры сохраняют свое значение во всех точках системы и не изменяются самопроизвольно во времени.
Первый закон термодинамики. Этот закон — обобщение многовекового опыта человечества, он является законом сохранения энергии в применении к процессам преобразования теплоты.
Обычная запись первого закона термодинамики имеет вид
dQ=dU+dA
и означает, что теплота dQ, поглощенная системой из внешней среды, идет на увеличение внутренней энергии dU системы и совершение работы dA против внешних сил. В общем случае dA включает работу против сил внешнего давления pdv и максимальную полезную работу, сопровождающую химические превращения:
dA=dA'max+pdv
Список используемой литературы
1. Г. Мякишев, В. Григорьев. Силы в природе. – М.: «Наука», 1987.
2. История биологии: с нач. 20 в. до наших дней. – М.: «Просвещение», 1983.
3. Рубин А.Б. Биофизика. – М.: «Наука», 1988.