Химиков интересуют системы, содержащие вещество, которое имеет массу и занимает физическое пространство. Классическая термодинамика рассматривает макроскопические аспекты материи.
Рассматриваются свойства агрегатов огромного количества микроскопических частиц (молекул, атомов, ионов).
Макроскопическая точка зрения, на самом деле, рассматривает вещество как непрерывную материальную среду, а не как сбор дискретных микроскопических частиц, которые, как мы знаем, на самом деле присутствуют.
Эта статья представляет собой экспозицию классической термодинамики, но иногда она указывает на связь между макроскопическими свойствами и молекулярной структурой.
Вступление
Термодинамическая система - это любая трехмерная область физического пространства, на которой мы хотим сосредоточить наше внимание.
Обычно мы рассматриваем только одну систему за раз и называем ее просто «системой». Остальная часть физической вселенной представляет собой окружение системы.
Границей является закрытая трехмерная поверхность, которая окружает систему и отделяет ее от окружающей среды. Граница может совпадать с реальными физическими поверхностями: границей раздела между двумя фазами, внутренней или внешней поверхностью стенки колбы или другого сосуда, и так далее.
В качестве альтернативы, частично или полностью границей может быть воображаемая нематериальная поверхность в космосе, не связанная с какой-либо физической структурой.
Размер и форма системы, определяемые ее границами, со временем могут измениться. Короче говоря, выбор нами трехмерного региона, составляющего систему, является произвольным, но важно, чтобы мы точно знали, что это за выбор.
Система
Мы обычно думаем о системе как о части физической вселенной, на которую мы можем воздействовать только косвенно через ее взаимодействие с окружающей средой.
Также думаем и об окружающей среде как на часть вселенной, которой мы можем непосредственно манипулировать с различными физическими устройствами, находящимися под нашим контролем. То есть мы являемся частью окружения, а не системы.
Для некоторых целей мы можем рассматривать систему как разделенную на подсистемы, или рассматривать сочетание двух или более систем как суперсистему.
Если со временем вещество переносится через границу в любом направлении, система открыта, в противном случае - закрыта.
Если система открыта, вещество может проходить через стационарную границу, или граница может проходить через вещество, которое зафиксировано в космосе.
Если граница допускает передачу тепла между системой и окружающей средой, то границей является диатермическая. С другой стороны, адиабатическая граница - это граница, которая не допускает теплопередачи.
Мы можем, в принципе, обеспечить адиабатическую границу, окружив систему адиабатической стеной с идеальной теплоизоляцией и радиационной защитой.
Изолированная система
Изолированная система - это система, которая обменивается независимо от того, что происходит, тепло или работает с окружающей средой, так что масса и общая энергия системы остаются постоянными во времени.
Закрытая система с адиабатической границей, ограниченная для выполнения работы и не выполняющая ее, является изолированной системой.
Ограничения, необходимые для предотвращения работы, обычно связаны с усилием между системой и окружающей средой. В этом смысле система может взаимодействовать с окружающей средой, даже если она изолирована.
Например, газ, содержащийся в жестких, теплоизолированных стенах, представляет собой изолированную систему. Газ воздействует на каждую стену силой, а стена воздействует на газ равнозначно и противоположно.
Изолированная система может также испытывать постоянное внешнее поле, например, гравитационное поле.
Термин «тело» обычно означает систему или часть системы, масса и химический состав которой являются постоянными с течением времени.
Спасибо за внимание! Надеюсь, статья была полезной и интересной для вас. Изучайте с удовольствием и расширяйте познания в науке. Желаю успехов!
