Основні закони і визначення фізичних величин
Внутрішня енергія системи - це енергія системи, яка однозначно визначається її термодинамічних станом. Внутрішня енергія системи включає в себе енергію хаотичного руху всіх мікрочастинок системи і потенційну енергію їх взаємодії. У внутрішню енергію системи не входить кінетична енергія руху системи як цілого і її потенційна енергія в зовнішньому силовому полі.
Зміна внутрішньої енергії при переході системи зі стану 1 в стан 2 не залежить від виду процесу і так само.
Абсолютна вологість - кількість водяної пари (в грамах), що містяться в 1 м 3 повітря.
Больцмана формула - формула, що встановлює зв'язок між ентропією системи і термодинамічної ймовірністю її стану. Відповідно до цієї формули ентропія системи пропорційна натуральному логарифму термодинамічної ймовірності її стану.
Вакансія - один з видів структурних дефектів кристалічної решітки - вузол кристалічної решітки, в якому відсутня атом або іон.
Другий закон термодинаміки - закон зростання ентропії, визначає напрямок відбуваються в природі процесів і стверджує: в замкнутій системі ентропія або залишається незмінною (якщо в системі протікають рівноважні оборотні процеси), або зростає (при нерівних процесах) і в стані рівноваги досягає максимуму. Інші формулювання стверджують:
- неможливий перехід теплоти від тіла менш холодного до тіла більш нагрітого без будь-яких змін в системі або в навколишньому середовищі;
- неможливо створити періодично діючу машину, єдиним результатом роботи якої було б підняття вантажу і охолодження теплового резервуара.
Другий постулат термодинаміки ( "нульове початок термодинаміки") стверджує існування температури як особливої функції стану рівноважної системи.
Гука закон стверджує, що в області пружної деформації напругу і відносна деформація зв'язані лінійною залежністю.
Тиск Лапласа - тиск, обумовлений існуванням сил поверхневого натягу і викривленою поверхнею рідини.
Дефект Френкеля - порушення кристалічної структури, обумовлене появою атома в междоузлии.
Дефект Шотки - порушення кристалічної структури, обумовлене "переповзанням" атомів з глибини кристала на його поверхню і появою всередині кристалу вакансії.
Деформація твердого тіла - процес, в якому тіло, що знаходиться під навантаженням, змінює свої розміри і форму.
Діаграма розтягування - графічно представлена залежність між напругою, що діють в матеріалі, і відносним подовженням, що виникають в процесі деформації.
Діаграма стану - графічне зображення співвідношення між параметрами стану термодинамічної рівноважної системи. Зазвичай застосовують проекції діаграми стану на одну з координатних площин при постійному значенні інших параметрів.
Дислокація - лінійний дефект кристалічної решітки, що порушує правильне чергування атомних площин.
Замкнутим процесом, або циклом називається такий процес, по завершенні якого система повертається в початковий стан.
Ідеальна газова шкала температур (шкала Кельвіна) - шкала, встановлена на підставі рівняння Клапейрона-Менделєєва. Як термометрического тіла береться ідеальний газ, а в якості температурного параметра - твір тиску на обсяг. Відповідно до рівняння стану ідеального газу при температурі Т = -273,16 ° С цей твір має дорівнювати нулю. Ця температура є абсолютний нуль температури. Шкала, по якій відлік температури ведеться від абсолютного нуля, називається ідеально-газової абсолютної шкалою. За визначенням цієї шкали існування температури нижче абсолютного нуля неможливо. При абсолютному нулі тіла і частинки, з яких вони побудовані, володіють найменшою можливою енергією. Це означає, що кінетична енергія дорівнює нулю, а потенційна має найменше можливе значення.
Ізопроцесси - термодинамічні процеси, що протікають при незмінному значенні будь-якого параметра стану.
Випаровування - процес пароутворення, що відбувається з вільної поверхні рідини.
Карно теорема стверджує:- ККД оборотного циклу Карно не залежить від природи робочого тіла і є функцією тільки абсолютних температур нагрівача Т1 і холодильника Т2.
- ККД будь-якої теплової машини, що працює в інтервалі температур Т1 і Т2. не може бути більше ККД машини, що працює за циклом Карно в тому ж інтервалі температур.
Карно цикл - це прямий круговий рівноважний процес, що складається з двох ізотерм і двох адіабати. Як цикл теплової машини, він має оптимальні властивості і найбільшим значенням ККД в заданому інтервалі температур нагрівача і холодильника.
Кипіння - процес інтенсивного випаровування рідини не тільки з її вільної поверхні, але і по всьому об'єму рідини всередину утворюються при цьому бульбашок пари.
Кількість теплоти визначає зміну стану термодинамічної системи, що відбувається в процесі теплообміну між системою і зовнішніми тілами. Кількість енергії, передане системою (системі) в процесі теплообміну, називається кількістю теплоти. Теплота вважається позитивною, якщо вона передається від зовнішніх тел системі, і негативною, якщо вона передається від системи зовнішніх тіл.
Коефіцієнт поверхневого натягу дорівнює:
- силі поверхневого натягу, що діє на одиницю довжини контуру, що обмежує поверхню рідини;
- роботі, яку потрібно зробити для створення одиниці площі поверхневого шару в ізотермічних умовах.
Коефіцієнт корисної дії теплового двигуна є відношення роботи А. досконалої робочим тілом в розглянутому прямому круговому процесі, до кількості теплоти, повідомленої при цьому робочому тілу нагрівачем.
Крайовий кут - кут між змоченою поверхнею твердого тіла і дотичній до поверхні меніска.
Критична температура - це температура, при якій питомі обсяги рідкої і газоподібної фаз речовини дорівнюють один одному, внаслідок чого між цими фазами зникає чітка межа. Критична температура - це максимальна температура, при якій можливе існування рідкої фази. Вище цієї температури існує тільки газоподібна фаза речовини.
Меніск - викривлена поверхня рідини всередині капілярної трубочки або між двома близько розташованими твердими стінками.
Модуль Юнга - фізична величина, що характеризує пружні властивості матеріалу і чисельно рівна напрузі, яке потрібно прикласти до тіла для отримання відносної деформації, що дорівнює одиниці.
Нагрівач - тіло, яке повідомить розглянутої термодинамічної системи енергію в формі теплоти.
напруга # 963; - фізична величина, що чисельно дорівнює силі, що припадає на одиницю площі перетину тіла.
Насичена пара - пара, що знаходиться в термодинамічній рівновазі з рідиною або твердим тілом.
Незворотний термодинамічний процес - це процес, який не допускає можливість повернення системи в початковий стан без того, щоб в навколишньому середовищі залишилися які-небудь зміни.
Незмочування - поверхневе явище, що виникає при зіткненні рідини з твердим тілом і що виявляється в прагненні рідини скоротити поверхню її зіткнення з твердим тілом, що призводить до появи на несмачіваемих поверхні твердого тіла крапель рідини.
Оборотний термодинамічний процес - це процес, що допускає можливість повернення системи в початковий стан без того, щоб в навколишньому середовищі залишилися які-небудь зміни.
Зворотний цикл - круговий процес, в якому робоче тіло переносить теплоту від холодного тіла до більш нагрітого. Пристрої, призначені для цього, називають холодильними машинами або холодильниками.
Відносна вологість повітря визначається відношенням щільності водяної пари при даній температурі до щільності насиченої пари при тій же температурі.
Відносна деформація - міра деформації, що визначається відношенням абсолютної деформації до первісного значення величини, що характеризує розміри або форму тіла.
Перший закон термодинаміки. зміна внутрішньої енергії термодинамічної системи дорівнює сумі роботи, яку здійснюють над системою зовнішніми тілами, і кількості теплоти, повідомленого системі.
Перший постулат термодинаміки - у ізольованій системи існує стан термодинамічної рівноваги, в яке вона приходить з часом і ніколи мимовільно вийти з нього не може.
Перпетуум мобіле (вічний двигун II роду) - уявний двигун, який би міг працювати, не вступаючи в теплообмін з тілами різної температури. Одна з формулювань другого закону термодинаміки стверджує: вічний двигун другого роду неможливий.
Плавлення - перехід твердого кристалічного речовини в рідкий стан. При постійному зовнішньому тиску плавлення чистого речовини відбувається при постійній температурі - температурі плавлення.
Поверхнево-активні речовини - домішки, адсорбуватися на поверхні рідини і зменшують енергію поверхневого шару.
Межа плинності - напруга, відповідне найбільшому навантаженню, яке витримується тілом перед руйнуванням.
Межа пружності - фізична величина, яка визначається максимальною напругою, при якому ще не виникає залишкових деформацій.
Наведена теплота - відношення кількості теплоти, отриманого системою в ізотермічному процесі, до температури цього процесу.
Принцип еквівалентності теплоти і роботи (в формулюванні Клаузіуса): у всіх випадках, коли з теплоти з'являється робота, витрачається пропорційне отриманої роботі кількість тепла, і, навпаки, при витраті тієї чи іншої роботи вийде той же кількість тепла.
Процес - перехід системи з одного стану в інший, що супроводжується зміною її термодинамічних параметрів.
Прямий цикл - круговий процес, в якому система отримує від нагрівача кількість теплоти, віддає холодильнику кількість теплоти і робить роботу.
Робота - один із способів зміни стану термодинамічної системи, обумовлений зміною відносного розташування системи і зовнішніх взаємодіючих з нею тел. Робота визначається кількістю енергії, переданим системі в ході зміни її стану, тобто в ході процесу, тому робота є функція процесу. Роботу прийнято вважати позитивною, якщо вона відбувається системою. Якщо ж робота здійснюється над системою зовнішніми силами, то роботу прийнято вважати негативною.
Робоче тіло - термодинамічна система, яка здійснює круговий процес в тепловій установці.
Рівноважний стан (стан термодинамічної рівноваги) - це такий стан, в якому не тільки всі параметри системи постійні в часі, але і немає ніяких стаціонарних потоків за рахунок дії яких-небудь зовнішніх джерел.
Рівноважним або квазістатичного процесом називається такий процес, при якому всі параметри системи змінюються фізично нескінченно повільно, так що система весь час знаходиться в рівноважних станах.
Релаксація - процес повернення в стан термодинамічної рівноваги системи, виведеної з цього стану.
Пов'язана енергія - частина внутрішньої енергії, яка не може бути перетворена в роботу.
Симетрія кристалів - закономірність атомної будови, зовнішньої форми і фізичних властивостей кристалів, що полягає в тому, що кристал може бути суміщений з самим собою шляхом поворотів, відбитків, паралельних переносів та інших перетворень.
Змочування - поверхневе явище, що виникає при зіткненні рідини з твердим тілом і що виявляється в растекании рідини по твердій поверхні.
Статистичні закономірності - це закономірності, яким підкоряються масові явища.
Стаціонарний стан системи - це такий її стан, при якому всі параметри стану не змінюються з часом.
Сублімація (сублімація) - перехід речовини з твердого стану в газоподібний, минаючи стадію рідини. Для сублімації до речовини необхідно підвести енергію, звану теплотою сублімації.
Температура - статистичний параметр стану термодинамічно рівноважної системи, що характеризує ступінь нагретости тіла. В умовах термодинамічної рівноваги температура всіх тіл, що входять в систему, однакова. Температура характеризує внутрішній стан системи і визначається середнім значенням кінетичної енергії що входять до її складу молекул. Температуру можна виміряти безпосередньо. Значення температури визначають по зміні якого-небудь властивості речовини, яке можна безпосередньо виміряти (обсяг, електроопір).
Теплоємність тіла З є відношення кількості теплоти Q. повідомлене тілу в будь-якому процесі, до відповідної зміни температури тіла:
Теплоємність є функція процесу. Розрізняють теплоємність при постійному обсязі і при постійному тиску. Теплоємність одиниці маси речовини прийнято визначати як питому теплоємність, теплоємність речовини в кількості одного благаючи - як молярна теплоємність.
Термодинамічна ймовірність даного макросостоянія визначається числом микросостояний, що реалізують це макросостояніе. Термодинамічна ймовірність характеризує ступінь невпорядкованості макроскопічного стану.
Термодинамічна система - сукупність макроскопічних об'єктів (тіл і полів), які обмінюються енергією у формі роботи і в формі теплоти як один з одним, так і з зовнішнім середовищем.
Термодинамічна шкала температур - шкала, встановлена на підставі теореми Карно. Температура, яка відлічується по цій шкалі, не залежить від властивостей речовини, як це властиво емпіричної температурі. Термодинамічна шкала температур збігається з ідеально-газової шкалою за однакової кількості величини градусів. Абсолютна термодинамічна шкала температур називається шкалою Кельвіна. За основну одиницю температури по цій шкалі береться Кельвін. Кельвін - це 1 / 273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води.
Точка кипіння - температура рідини, при якій тиск її насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску.
Точка роси - температура, при якій пар внаслідок изохорический охолодження стає насиченим. Відносна вологість повітря при цій температурі дорівнює ста відсоткам.
Потрійна точка - точка на фазовій діаграмі речовини, відповідна рівноважного співіснування трьох фаз речовини - твердої, рідкої і газоподібної. Температура потрійної точки води дорівнює 0,01 ° С (273,16 К).
Питома теплота пароутворення - теплота, необхідна для випаровування одиниці маси рідини, нагрітої до температури кипіння.
Пружна деформація - деформація, яка зникає після припинення дії викликає її сили.
Фаза - макроскопічна фізично однорідна частина речовини, відокремлена від інших частин системи кордоном розділу, так що вона може бути залучена з системи механічним шляхом.
Фазовий перехід - перехід речовини з однієї фази в іншу. Розрізняють два типи фазових переходів: фазові переходи першого роду і фазові переходи другого роду.
Фазовими переходами другого роду називаються фазові перетворення, що відбуваються без поглинання або виділення тепла і зміни питомої обсягу. При фазових переходах другого роду стрибкоподібно змінюються теплоємність, коефіцієнт об'ємного розширення і деякі інші характеристики речовини.
Фазовими переходами першого роду називаються фазові перетворення, що супроводжуються поглинанням або виділенням тепла і зміною питомої обсягу.
Холодильник - тіло, яке отримує від даної термодинамічної системи енергію в формі теплоти.
Елементарна комірка - найменша кількість атомів кристала, що зберігає при зменшенні його розмірів притаманний даному кристалу дальній порядок.
Емпірична температура - це температура, визначення якої базується на залежності від температури деяких фізичних властивостей речовини, що підлягають безпосередньому виміру.
Ентропія - однозначна функція стану термодинамічної системи. Зміна ентропії в рівноважному процесі дорівнює відношенню кількості теплоти, повідомленого системі або відведеного від неї, до термодинамічної температури системи. Зміна ентропії замкнутої системи, що робить рівноважний круговий процес, дорівнює нулю.
Нерівноважні процеси в ізольованій системі супроводжуються зростанням ентропії, вони наближають систему до стану рівноваги, в якому ентропія максимальна. Ентропія ізольованої системи не може зменшуватися.