Система і її оточення
Системою називається тіло або сукупність тіл, що знаходяться у взаємодії, і умовно відокремлених від навколишнього середовища. Вибір системи є умовним і залежить від того, що є предметом дослідження. Наприклад, якщо в склянці знаходиться розчин, в якому відбувається хімічна реакція, то при дослідженні цієї реакції в якості системи будемо розглядати тільки розчин. Якщо нас цікавить процес випаровування розчину, то система буде складатися з розчину і пара над ним. Можливий і такий випадок, коли досліджують адсорбцію якихось частинок з розчину на стінках склянки - тоді досліджується система, що включає розчин і стакан. Інша частина матеріального світу, що знаходиться за межами обраної системи, називається ееокруженіем або навколишнім середовищем.
Системи можна класифікувати за різними ознаками. Так, розчин, що знаходиться в хімічному стакані, являє собойоткритую систему. тому вона може обмінюватися з навколишнім середовищем і речовиною і енергією. Система, яка не може обмінюватися з оточенням ні речовиною ні енергією називаетсяізолірованной. Звичайно, повністю ізолювати систему від навколишнього середовища неможливо, але саме поняття ізольованої системи має в термодинаміки велике значення. Проміжний випадок - це закрита система, яка може обмінюватися з оточенням енергією, але обмін речовиною неможливий (наприклад, газ, що знаходиться в металевому балоні).
Система називається гетерогенною. якщо вона складається з різних частин, розмежованих поверхнею розділу. Система, в якій немає поверхні розділу, називається гомогенною.
Сукупність усіх фізичних і хімічних властивостей системи характеризує її стан. Зміна якихось властивостей системи означає зміну її стану. Величини, які характеризують стан системи і можуть бути безпосередньо виміряні, називаються термодинамічними параметрами стану. Основними параметрами стану є: тиск Р, об'єм V, температура Т, концентрація с.
Математичне рівняння, яке пов'язує параметри стану, називається рівнянням стану. Як ми знаємо, для ідеального газу параметри стану пов'язані рівнянням PV = nRT. Крім параметрів стану в термодинаміки широко використовуються величини, звані термодинамическими функціями. Це змінні величини, які не можуть бути безпосередньо виміряні і залежать від параметрів стану. До термодинамічних функцій відносяться: внутрішня енергія U, теплота Q, механічна робота А, ентальпія Н, ентропія S і ін. Термодинамічні функції бувають двох видів: функції стану і функції процесу. До функцій стану відносяться такі, зміни яких не залежать від шляху і способу проведення процесу, а залежать тільки від початкового і кінцевого стану системи. Так, наприклад, функцією стану є внутрішня енергія системи U. Це означає, що якщо в початковому стані системи її внутрішня енергія дорівнює U1. а в кінцевому U2. то зміна DU = U2 - U1 не залежить від того, як здійснюється процес. На противагу функцій стану зміна функцій процесу залежить від того, за яких умов і яким шляхом протікав процес. До функцій процесу відносяться теплота Q і механічна робота А.