Дать понятие термодинамическая система. Большая энциклопедия нефти и газа

Ранние годы

В 1513 году он выступил из города Кале, готовясь совершить свой первый сухопутный поход против французов. Основой выступающей армии были лучники [ ] (Генрих и сам был отличным лучником, также он издал указ, согласно которому каждый англичанин должен каждую субботу один час посвящать упражнению в стрельбе из лука). Ему удалось захватить только два небольших городка. В последующие двенадцать лет он воевал во Франции с переменным успехом. В 1522-23 годах Генрих приблизился к Парижу. Но к 1525 году военная казна опустела, и он был вынужден заключить мирный договор.

В результате политики разорения мелких крестьянских хозяйств, так называемого огораживания , которую проводили крупные землевладельцы, в Англии появилось огромное число [сколько? ] бродяг из числа бывших крестьян. По «закону о бродяжничестве» многие [сколько? ] из них были повешены. Деспотизм [прояснить ] этого короля не знал никаких границ. Судьба шести его жён является ярким тому примером.

Разрыв с папством и церковная реформа

Формальным поводом для разрыва отношений с папством стал в 1529 году отказ Папы Климента VII признать незаконным брак Генриха с Екатериной Арагонской и, соответственно, аннулировать его, чтобы тот смог жениться на Анне Болейн . В такой ситуации король принял решение разорвать связь с Апостольским Престолом . В 1532 году английским епископам было предъявлено обвинение в измене по ранее «мертвой» статье - обращению для суда не к королю, а к чужеземному властителю, то есть папе. Парламент принял решение, запрещающее впредь обращение к папе по церковным делам. В этом же году Генрих назначил новым Архиепископом Кентерберийским Томаса Кранмера , взявшего на себя обязательство освободить короля от ненужного брака. В январе 1533 года Генрих самовольно женился на Анне Болейн , а в мае Томас Кранмер объявил предыдущий брак короля незаконным и аннулированным. Папа римский Климент VII 11 июля 1533 года отлучил короля от Церкви .

Возглавив религиозную реформацию в стране, в 1534 году, будучи провозглашённым главой англиканской церкви, в 1536 и 1539 годах провёл масштабную секуляризацию монастырских земель . Поскольку монастыри были главными поставщиками технических культур - в частности, конопли, крайне важной для парусного мореплавания, - можно было ожидать, что передача их земель в частные руки отрицательно скажется на состоянии английского флота. Чтобы этого не случилось, Генрих загодя (в 1533 году) издал указ, предписывавший каждому фермеру высевать четверть акра конопли на каждые 6 акров посевной площади. Таким образом монастыри утратили своё главное экономическое преимущество [прояснить ] , и отчуждение их владений не нанесло вреда экономике.

Первыми жертвами церковной реформы стали лица, отказавшиеся принять Акт о верховенстве, которых приравняли к государственным изменникам. Наиболее известными из казнённых в этот период стали Джон Фишер (1469-1535; епископ Рочестерский , в прошлом - духовник бабки Генриха Маргарет Бофорт) и Томас Мор (1478-1535; известный писатель-гуманист, в 1529-1532 годах - лорд-канцлер Англии).

Поздние годы

Во вторую половину своего царствования король Генрих перешел к наиболее жестоким и тираническим формам правления [прояснить ] . Увеличилось число [сколько? ] казнённых политических противников короля. Одной из первых его жертв был Эдмунд де ла Поль , герцог Саффолк , казнённый ещё в 1513 году . Последней из значительных фигур, казнённых королём Генрихом, был сын герцога Норфолка, выдающийся английский поэт Генри Говард, граф Суррей , погибший в январе 1547 года , за несколько дней до смерти короля. Согласно Холиншеду [ ] , число казнённых в царствование короля Генриха достигло 72 000 человек . (недоступная ссылка с 12-02-2018 ) [ ]

Смерть

Дворец Уайтхолла, в котором умер Король Генрих VIII.

В последние годы своей жизни Генрих начал страдать ожирением (размер его талии вырос до 54 дюймов (137 см), поэтому король мог передвигаться только при помощи особых механизмов. К концу жизни тело Генриха было покрыто болезненными опухолями. Вполне возможно, что он страдал подагрой .

Ожирение и другие проблемы со здоровьем могли быть следствием несчастного случая, произошедшего с королём в 1536 году , при котором он повредил ногу. Возможно, в рану попала инфекция и из-за этого вновь открылась рана, полученная ранее на охоте. Рана была до такой степени проблемной, что все приглашенные лекари считали её трудноизлечимой, а некоторые даже склонялись к тому, что король неизлечим вовсе. Через некоторое время после получения травмы рана начала гноиться, препятствуя, таким образом, поддержанию Генрихом обычного уровня его физической активности. Он уже не мог ежедневно выполнять привычные физические упражнения, которыми регулярно занимался ранее. Считается, что именно эта травма вызвала перемену в его шатком характере. У короля начали проявляться тиранические черты, и он все чаще стал страдать депрессией .

Одновременно Генрих изменил свой стиль питания и стал в основном употреблять огромное количество жирного красного мяса, сократив в своем рационе долю овощей. Считается, что эти факторы спровоцировали скорую кончину короля. Смерть настигла Генриха VIII в возрасте 55 лет, 28 января 1547 года во дворце Уайтхолл . Последними словами короля были: «Монахи! Монахи! Монахи!» .

Жёны Генриха VIII

Генрих VIII был женат шесть раз. Судьба его супруг заучивается английскими школьниками при помощи мнемонической фразы «развёлся - казнил - умерла - развёлся - казнил - пережила».

От первых трёх браков у него было 10 детей, из которых выжило только трое - старшая дочь Мария от первого брака, младшая дочь Елизавета от второго, и сын Эдуард от третьего. Все они впоследствии правили. Последние три брака Генриха были бездетными.

• Анна Болейн (ок. 1507-1536). В течение долгого времени была неприступной возлюбленной Генриха, отказываясь стать его любовницей. По одной из версий, Генрих был автором текста баллады Greensleeves (Зелёные рукава) , которую посвятил Анне. После того как кардинал Уолси не смог решить вопрос развода Генриха с Екатериной Арагонской, Анна наняла богословов, которые доказали: король - владыка и государства, и церкви, и ответственный только перед Богом, а не перед папой в Риме (это стало началом отсоединения английской церкви от Рима и создания англиканской церкви). Стала женой Генриха в январе 1533 года , была коронована 1 июня 1533 года , а в сентябре того же года родила ему дочь Елизавету вместо ожидаемого королём сына. Последующие беременности заканчивались неудачно. Вскоре Анна потеряла любовь Генриха, была обвинена в супружеской измене и обезглавлена в Тауэре в мае 1536 года .
• Джейн Сеймур (ок. 1508-1537). Была фрейлиной Анны Болейн. Генрих женился на ней через неделю после казни предыдущей жены. Вскоре умерла от родильной горячки . Мать единственного сына Генриха - Эдуарда VI . В честь рождения принца пушки в Тауэре дали две тысячи залпов.
• Анна Клевская (1515-1557). Дочь Иоганна III Клевского , сестра правящего герцога Клевского. Брак с ней был одним из способов скрепить союз Генриха, Франциска I и германских протестантских князей. В качестве обязательного условия заключения брака Генрих пожелал увидеть портрет невесты, для чего в Клеве был направлен Ганс Гольбейн-младший . Портрет Генриху понравился, заочная помолвка состоялась. Но прибывшая в Англию невеста (в отличие от её портрета) Генриху категорически не понравилась. Хотя брак и был заключён в январе 1540 года, Генрих сразу начал искать способ избавиться от нелюбимой жены. В итоге уже в июне 1540 года брак был аннулирован; поводом стала ранее существовавшая помолвка Анны с герцогом Лотарингским. Кроме того, Генрих заявил, что фактических брачных отношений между ним и Анной не сложилось. Анна осталась в Англии в качестве «сестры короля» и пережила как Генриха, так и всех других его жён. Этот брак был устроен Томасом Кромвелем , за что тот лишился головы.
• Екатерина Говард (1520-1542). Племянница могущественного герцога Норфолка , двоюродная сестра Анны Болейн. Генрих женился на ней в июле 1540 года по страстной любви. Вскоре выяснилось, что Екатерина имела любовника до брака - Фрэнсиса Дарема - и изменяла Генриху с его личным пажом Томасом Калпепером [ ] . Виновные были казнены, после чего 13 февраля 1542 года на эшафот взошла и сама королева.
• Екатерина Парр (ок. 1512-1548). К моменту брака с Генрихом () уже дважды овдовела. Была убежденной протестанткой и много сделала для нового поворота Генриха к протестантизму. После смерти Генриха вышла замуж за Томаса Сеймура , брата Джейн Сеймур .

Дети

Лишь трое законных детей короля пережили младенческий возраст. Все они поочередно наследовали его престол.

1. От брака с Екатериной Арагонской:
   1. Безымянная дочь (р. и ум. 1510)
   2. Генри Тюдор, герцог Корнуолльский (р. и ум 1511)
   3. Генри (р. и ум. 1513)
   4. Генри (р. и ум. 1515)
   5. Мария I (1516-1558)
   6. Безымянная дочь (р. и ум. 1518)
2. От брака с Анной Болейн:
   1. Елизавета I (1533-1603)
   2. Безымянный сын (р. и ум. 1534)
   3. Безымянный сын (р. и ум. 1536)
3. От брака с Джейн Сеймур:
   1. Эдуард VI (1537-1553)

Внебрачные дети:

• Генри Фицрой (1519-1536) - от связи с Элизабет Блаунт . Единственный официально признанный бастард короля.
• Список других бастардов Генриха см.: en:Children of Henry VIII .

На монетах

В 2009 году Королевский монетный двор выпустил монету достоинством в 5 фунтов стерлингов в честь 500-летия вступления на престол Генриха VIII.

Образ в искусстве

Литература

• Уильям Шекспир . «Генрих VIII »
• Григорий Горин . Пьеса «Королевские игры »
• Джин Плейди . Роман «Шестая жена Генриха VIII »
• Джудит О’Брайен. Роман «Алая роза Тюдоров»
• Симона Вилар «Королева в придачу »
• Филиппа Грегори - романы из серии «Тюдоры» («Вечная принцесса», «Другая Болейн», «Наследство рода Болейн»)
• Карен Харпер «Последняя из рода Болейн », «Наставница королевы »
• Кэролли Эриксон - «Королевские тайны»
• Марк Твен . «Принц и нищий »
• Мюльбах Луиза - «Генрих VIII и его фаворитки»
• Мантел Хилари - «Волчий зал» , «Внесите тела»
• Джордж Маргарет - «Между ангелом и ведьмой», «Безнадежно одинокий король»
• Холт Виктория - «День святого Томаса», «Путь на эшафот», «Храм любви при дворе короля»
• Уир Элисон - «Трон и плаха леди Джейн»
• Смолл Бертрис - «Блейз Уиндхэм», «Вспомни меня, любовь»
• Галинакс Брезгам - «Королевство за любовь»
• Питерс Морин - «Хейворская роза», «Королева - распутница»
• Майлз Розалин - «Я, Елизавета…»
• Вантрис Рикман Бренда - «Жена еретика»
• Эмерсон Кейт - «Отказать королю»
• Сэнсом К.Дж. - «Горбун лорда Кромвеля», «Темный огонь», «Соверен», «Седьмая чаша»,"Камни вместо сердец", «Плач»
• Есенков Валерий - «Генрих VIII»
• Павлищева Наталья - «Шестая жена Генриха VIII: в объятиях Синей Бороды»
• Генри Райдер Хаггард - «Хозяйка Блосхолма»

Кинематограф

• «Частная жизнь Генриха VIII » (1933) - роль Генриха VIII сыграл Чарльз Лоутон
• «Принц и нищий » (1937) - роль Генриха VIII сыграл Монтегю Лав
• «Малышка Бесс » (1953) - в роли Генриха VIII снова Чарльз Лоутон
• «Меч и Роза» (англ.) русск. (1953) - в роли Генриха VIII Джеймс Робертсон Джастис
• В одной из серий популярного американского телесериала «Моя жена меня приворожила » роль Генриха сыграл Рональд Лонг
• «Человек на все времена » (1966) - в роли Генриха VIII Роберт Шоу
• «Анна на тысячу дней » (1969) - в роли Генриха VIII Ричард Бёртон
• «Шесть жён Генриха VIII» (англ.) русск. (1970) - роль Генриха VIII сыграл Кит Мичелл
• «Елизавета королева Англии» (англ.) русск. (1971) - телесериал, роль Генриха VIII в одном из эпизодов которого сыграл Кит Мичелл (в титрах не указан)
• «Генрих VIII и его шесть жён» (англ.) русск. (1972) - роль Генриха VIII сыграл также Кит Мичелл
• «Принц и нищий» (англ.) русск. (1977) - роль Генриха VIII сыграл Чарлтон Хестон
• «Генрих VIII Рэй Уинстон
• «Ещё одна из рода Болейн » (2003) - в роли Генриха VIII Джаред Харрис
• «Тюдоры » - телесериал (Канада-Ирландия, 2007-2010), насчитывает четыре сезона. Роль короля исполнил ирландский актёр Джонатан Рис-Майерс
• «Ещё одна из рода Болейн » (2008) - в роли Генриха VIII Эрик Бана
• «Волчий зал » (мини-сериал) (2015) - в роли Генриха VIII Дэмиэн Льюис

• В 11 серии 15 сезона мультсериала «Симпсоны » Мардж рассказывает детям историю Генриха VIII

Музыка

• Альбом «The Six Wives Of Henry VIII» () Рика Уэйкмана
• Опера Камиля Сен-Санса «Генрих VIII»
• Песня группы Army of the Pharaohs «Henry The VIII»
• Песня группы Herman’s Hermits - «I’m Henry the Eighth I am »
• Песня Emilie Autumn «Marry Me»

См. также

Примечания

Литература

• Петрушевский Д. М. ,. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
• Arnold, Thomas. The Renaissance at War. - London: Cassell & Co., 2001. - ISBN 0-304-35270-5 .
• Ashley, Mike. British Kings & Queens. - Running Press, 2002. - ISBN 0-7867-1104-3 .
• Ashrafian, Hutan (2011). . Endocrine . 42 (1): 218-9. DOI :10.1007/s12020-011-9581-z . PMID . Архивировано из 2 January 2012.
• Bernard, G. W. The King"s Reformation: Henry VIII and the Remaking of the English Church . - 2005. - ISBN 978-0-300-10908-5 .
• Betteridge, Thomas (2005). “The Henrician Reformation and Mid-Tudor Culture”. Journal of Medieval and Early Modern Studies . 35 (1): 91-109. DOI :10.1215/10829636-35-1-91 .
• Betteridge, Thomas. Henry VIII in History / Thomas Betteridge, Thomas S. Freeman. - Ashgate Publishing, Ltd., 2012. - ISBN 978-1-4094-6113-5 .
• Brigden, Susan. New Worlds, Lost Worlds. - Penguin, 2000. - ISBN 978-0-14-014826-8 .
• Chibi, Andrew A. (1997). “Richard Sampson, His Oratio, and Henry VIII"s Royal Supremacy”. Journal of Church and State . 39 (3): 543-560. DOI :10.1093/jcs/39.3.543 . ISSN 0021-969X .
• Churchill, Winston. The New World. - Cassell and Company, 1966. - Vol. 2.
• Crofton, Ian. The Kings and Queens of England. - Quercus Books, 2006. - ISBN 978-1-84724-141-2 .
• Cruz, Anne J. The Rule of Women in Early Modern Europe / Anne J. Cruz, Mihoko Suzuki. - University of Illinois Press, 2009. - ISBN 978-0-252-07616-9 .
• Davies, Jonathan (2005). “" We Do Fynde in Our Countre Great Lack of Bowes and Arrows": Tudor Military Archery and the Inventory of King Henry VIII”. Journal of the Society for Army Historical Research . 83 (333): 11-29.

Термодинамическая система – это часть материального мира, отделенная от окружающей среды реальными или воображаемыми границами и являющаяся объектом исследования термодинамики. Окружающая среда значительно больше по объему, и поэтому изменения в ней незначительны по сравнению с изменением состояния системы. В отличие от механических систем, которые состоят из одного или нескольких тел, термодинамическая система содержит очень большое число частиц, что порождает совершенно новые свойства и требует иных подходов к описанию состояния и поведения таких систем. Термодинамическая система представляет собой макроскопический объект .

Классификация термодинамических систем

1. По составу

Термодинамическая система состоит из компонентов. Компонент - это вещество, которое может быть выделено из системы и существовать вне ее, т.е. компоненты – это независимые вещества.

Однокомпонентные.

Двухкомпонентные, или бинарные.

Трехкомпонентные – тройные.

Многокомпонентные.

2. По фазовому составу – гомогенные и гетерогенные

Гомогенные системы имеют одинаковые макроскопические свойства в любой точке системы, прежде всего температуру, давление, концентрацию, а также многие другие, например, показатель преломления, диэлектрическую проницаемость, кристаллическую структуру и др. Гомогенные системы состоят из одной фазы.

Фаза – это однородная часть системы, отделенная от других фаз поверхностью раздела и характеризующаяся своим уравнением состояния. Фаза и агрегатное состояние – перекрывающиеся, но не идентичные понятия. Агрегатных состояний только 4, фаз может быть гораздо больше.

Гетерогенные системы состоят минимум из двух фаз.

3. По типам связей с окружающей средой (по возможностям обмена с окружающей средой).

Изолированная система не обменивается с окружающей ни энергией, ни веществом. Это идеализированная система, которую, в принципе нельзя экспериментально изучать.

Закрытая система может обмениваться с окружающей средой энергией, но не обменивается веществом.

Открытая система обменивается и энергией, и веществом

Состояние ТДС

Состояние ТДС – это совокупность всех ее измеримых макроскопических свойств, имеющих, следовательно, количественное выражение. Макроскопический характер свойств означает, что их можно приписать только к системе в целом, а не отдельным частицам, которые составляют ТДС (Т, р, V, c, U, n k). Количественные характеристики состояния связаны между собой. Поэтому существует минимальный набор характеристик системы, называемых параметрами , задание которых позволяет полностью описать свойства системы. Количество этих параметров зависит от типа системы. В простейшем случае для закрытой гомогенной газовой системы в состоянии равновесия достаточно задать только 2 параметра. Для открытой системы кроме этих 2 характеристик системы требуется задать число молей каждого компонента.

Термодинамические переменные подразделяются:

- внешние , которые определяются свойствами и координатами системы в окружающей среде и зависят от контактов системы с окружением, например, масса и количество компонентов, напряженность электрического поля, число таких переменных ограничено;

- внутренние, которые характеризуют свойства системы, например, плотность, внутренняя энергия, число таких параметров неограниченно;

- экстенсивные, которые прямо пропорциональны массе системы или числу частиц, например, объем, энергия, энтропия, теплоемкость;

-интенсивные, которые не зависят от массы системы, например, температура, давление.

Параметры ТДС связаны между собой соотношением, которое носит название уравнение состояние системы. Общий вид его f (p,V, T) = 0. Одна из важнейших задач ФХ – найти уравнение состояния любой системы. Пока точное уравнение состояния известно лишь для идеальных газов (уравнение Клапейрона - Менделеева).

pV = nRT, (1.1)

где R – универсальная газовая постоянная = 8.314 Дж/(моль.К) .

[p] = Па, 1атм = 1,013*10 5 Па = 760 мм рт.ст.,

[V] = м 3 , [T] = К, [n] = моль, N = 6.02*1023 моль-1. Реальные газы лишь приближенно описываются данным уравнением, и чем выше давление и ниже температура, тем больше отклонение от данного уравнения состояния.

Различают равновесное и неравновесное состояния ТДС.

Классическая термодинамика обычно ограничивается рассмотрением равновесных состояний ТДС. Равновесие - это такое состояние, к которому самопроизвольно приходит ТДС, и в котором она может существовать бесконечно долго в отсутствие внешних воздействий. Для определения равновесного состояния всегда требуется меньшее количество параметров, чем для неравновесных систем.

Равновесное состояние подразделяют на:

- устойчивое (стабильное) состояние, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает только бесконечно малое изменение состояния, а при устранении этого воздействия система возвращается в исходное состояние;

- метастабильное состояние, при котором некоторые конечные воздействия вызывают конечные изменения состояния, которые не исчезают при устранения этих воздействий.

Изменение состояния ТДС связанное с изменением хотя бы одной из ее термодинамических переменных, называют термодинамическим процессом . Особенностью описания термодинамических процессов является то, что они характеризуются не скоростями изменения свойств, а величинами изменений. Процесс в термодинамике – это последовательность состояний системы, ведущая от начального набора термодинамических параметров к - конечному. Различают следующие термодинамические процессы:

- самопроизвольные , для осуществления которых не надо затрачивать энергию;

- несамопроизвольные , происходящие только при затрате энергии;

- необратимые (или неравновесные) – когда в результате процесса невозможно возвратить систему к первоначальному состоянию.

-обратимые – это идеализированные процессы, которые проходят в прямом и обратном направлении через одни и те же промежуточные состояния, и после завершения цикла ни в системе, ни в окружающей среде не наблюдается никаких изменений.

Функции состояния – это характеристики системы, которые зависят только от параметров состояния, но не зависят от способа его достижения.

Функции состояния характеризуются следующими свойствами:

Бесконечно малое изменение функции f является полным дифференциалом df;

Изменение функции при переходе из состояния 1 в состояние 2 определяется только этими состояниями ∫ df = f 2 – f 1

В результате любого циклического процесса функция состояния не изменяется, т.е. равна нулю.

Теплота и работа – способы обмена энергией между ТДС и окружающей средой. Теплота и работа характеристики процесса, они не являются функциями состояния.

Работа - форма обмена энергией на макроскопическом уровне, когда происходят направленное перемещение объекта. Работа считается положительной, если ее совершает система против внешних сил.

Теплота – форма обмена энергией на микроскопическом уровне, т.е. в форме изменения хаотического движения молекул. Принято считать положительной теплоту, полученную системой, и работу, совершенную над ней, т.е. действует “эгоистический принцип”.

Наиболее часто используемыми единицами измерения энергии и работы, в частности, в термодинамике являются джоуль (Дж) в системе СИ и внесистемная единица – калория (1 кал = 4,18 Дж).

В зависимости от характера объекта различают разные виды работы:

1. Механическая - перемещение тела

dА мех = - F ех dl. (2.1)

Работа – скалярное произведение 2-х векторов силы и перемещения, т.е.

|dА мех | = F dl cos α. Если направление внешней силы противоположно перемещению, совершаемому внутренними силами, то cos α < 0.

2. Работа расширения (чаще всего рассматривается расширение газа)

dА = - р dV (1.7)

Однако нужно иметь в виду, что это выражение справедливо только для обратимого протекания процесса.

3. Электрическая – перемещение электрических зарядов

dА эл = -jdq, (2.2)

где j - электрический потенциал.

4. Поверхностная – изменение площади поверхности,

dА поверхн. = -sdS, (2.3)

где s - поверхностное натяжение.

5. Общее выражение для работы

dА = - Ydx, (2.4)

Y – обобщенная сила, dx - обобщенная координата, таким образом работа может рассматриваться как произведение интенсивного фактора на изменение экстенсивного.

6. Все виды работы, кроме работы расширения, называются полезной работой (dА’ ). dА = рdV + dА’ (2.5)

7. По аналогии можно ввести понятие химической работы, когда направленно перемещается k -ое химическое вещество, n k – экстенсивное свойство, при этом интенсивный параметр m k называется химическим потенциалом k -ого вещества

dА хим = -Sm k dn k . (2.6)

Рассмотрим особенности термодинамических систем. Под ними принято понимать физические макроскопические формы, состоящие из значительного количества частиц, которые не предполагают использования для описания макроскопических показателей каждой отдельной частицы.

Нет ограничений в природе материальных частиц, которые являются составными компонентами таких систем. Они могут быть представлены в виде молекул, атомов, ионов, электронов, фотонов.

Особенности

Проанализируем отличительные характеристики термодинамических систем. В качестве примера можно привести любой предмет, который можно наблюдать без использования телескопов, микроскопов. Чтобы дать полноценное описание такой системе, подбирают макроскопические детали, благодаря которым можно определить объем, давление, температуру, электрическую поляризацию, величину магнитной индукции, химический состав, массу компонентов.

Для любых термодинамических систем существуют условные либо реальные границы, которые отделяют их от окружающей среды. Вместо нее часто используют понятие термостата, характеризующегося такой высокой величиной теплоемкости, что в случае теплообмена с анализируемой системой температурный показатель сохраняет неизменное значение.

Классификация систем

Рассмотрим, что представляет собой классификация термодинамических систем. В зависимости от характера взаимодействия ее с окружающей средой, принято выделять:

• изолированные виды, которые не обмениваются ни веществом, ни энергией с внешней средой;
• адиабатически изолированные, не совершающие обмена с внешней средой веществом, но вступающие в обмен работой или энергией;
• у закрытых термодинамических систем нет обмена веществом, допускается только изменение величины энергии;
• открытые системы характеризуются полной передачей энергии, вещества;
• частично открытые могут иметь полупроницаемые перегородки, поэтому не в полной мере принимать участие в материальном обмене.

В зависимости от описания, параметры термодинамической системы, могут подразделяться на сложные и простые варианты.

Особенности простых систем

Простыми системами называют равновесные состояния, определить физическое состояние которых можно удельным объемом, температурой, давлением. Примеры термодинамических систем подобного типа - изотропные тела, имеющие равные характеристики в разных направлениях и точках. Так, жидкости, газообразные вещества, твердые тела, которые находятся в состоянии термодинамического равновесия, не подвергаются воздействию электромагнитных и гравитационных сил, поверхностному натяжению, химическим превращениям. Анализ простых тел признан в термодинамике важным и актуальным с практической и теоретической точки зрения.

Внутренняя энергия термодинамической системы такого вида связана с окружающим миром. При описании используют число частиц, массу вещества каждого отдельного компонента.

Сложные системы

К сложным относят термодинамические системы, которые не попадают под простые виды. Например, ими являются магнетики, диэлектрики, твердые упругие тела, сверхпроводники, поверхности раздела фаз, тепловое излучение, электрохимические системы. В качестве параметров, используемых для их описания, отметим упругость пружины или стержня, поверхность фазового раздела, тепловое излучение.

Физической системой называют такую совокупность, в которой нет химического взаимодействия между веществами в пределах показателей температуры, давления, выбранных для исследования. А химическими системами называют те варианты, которые подразумевают взаимодействие между ее отдельными компонентами.

Внутренняя энергия термодинамической системы зависит от наличия изоляции ее с окружающим миром. Например, в качестве варианта адиабатической оболочки, можно представить сосуд Дьюара. Гомогенный характер проявляется у системы, в которой все компоненты имеют сходные свойства. Примерами их служат газовые, твердые, жидкие растворы. Типичным примером газовой гомогенной фазы является атмосфера Земли.

Особенности термодинамики

Данный раздел науки занимается изучением основных закономерностей протекания процессов, которые связаны с выделением, поглощением энергии. В химической термодинамике предполагается изучение взаимных превращений составных частей системы, установление закономерностей перехода одного вида энергии в другой при заданных условиях (давлении, температуре, объеме).

Система, являющаяся объектом термодинамического исследования, может быть представлена в виде любого объекта природы, включающего в себя большое число молекул, которые отделены границей раздела с другими реальными объектами. Под состоянием системы подразумевают совокупность ее свойств, которые позволяют определять ее с позиций термодинамики.

Заключение

В любой системе наблюдается переход одного вида энергии в другой, устанавливается термодинамическое равновесие. Раздел физики, которые занимается детальным изучением превращений, изменений, сохранений энергии, имеет особое значение. Например, в химической кинетике можно не просто описать состояние системы, но и рассчитать условия, способствующие ее смещению в нужном направлении.

Закон Гесса, связывающий энтальпию, энтропию рассматриваемого превращения, дает возможность выявлять возможность самопроизвольного протекания реакции, рассчитывать количество теплоты, выделяемого (поглощаемого) термодинамической системой.

Термохимия, базирующаяся на основах термодинамики, имеет практическое значение. Благодаря данному разделу химии, на производстве проводят предварительные расчеты эффективности топлива и целесообразности внедрения определенных технологий в реальное производство. Сведения, получаемые из термодинамики, дают возможность применять явления упругости, термоэлектричества, вязкости, намагничивания для промышленного производства различных материалов.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые могут взаимо-действовать между собой и с другими телами (внешней средой) – обмениваться с ними энергией и веществом. Обмен энергией и веществом может происходить как внутри самой системы между ее частями, так и между системой и внешней средой. В зависимости от возможных способов изоляции системы от внешней среды различают несколько видов термодинамических систем.

Открытой системой называется термодинамическая система, которая может обмениваться веществом и энергией с внешней средой. Типичными примерами таких систем могут служить все живые организмы, а также жидкость, масса которой непрерывно уменьшается вследствие испарения или кипения.

Термодинамическая система называется закрытой , если она не может обмениваться с внешней средой ни энергией, ни веществом. Замкнутой системой будем называть термодина-мическую систему, изолированную в механическом отношении, т.е. не способную к обмену энергией с внешней средой путем совершения работы. Примером такой системы может служить газ, заключенный в сосуд постоянного объема. Термодинамическая система называется адиабатной , если она не может обмениваться с другими системами энергией путем теплообмена.

Термодинамическими параметрами (параметрами состояния) называются физические величины, служащие для характеристики состояния термодинамической системы.

Примерами термодинамических параметров являются давление, объем, температура, концентрация. Различают два типа термодинамических параметров: экстенсивные и интенсивные . Первые пропорциональны количеству вещества в данной термодинамической системе, вторые не зависят от количества вещества в системе. Простейшим экстенсивным параметром является объем V системы. Величину v , равную отношению объема системы к ее массе, называют удельным объе-мом системы. Простейшими интенсивными параметрами являются давление р и температура Т .

Давлением называется физическая величина

где dFn – модуль нормальной силы, действующей на малый участок поверхности тела пло-
щадью dS .

Если давление и удельный объем имеют ясный и простой физический смысл, то гораздо более сложным и менее наглядным является понятие температуры. Заметим прежде всего, что понятие температуры, строго говоря, имеет смысл только для равновесных состояний системы.

Равновесное состояние термодинамической системы – состояние системы, при котором все параметры имеют определенные значения и в котором система может оставаться сколько угодно долго. Температура во всех частях термодинамической системы, находящейся в равно-весном состоянии, одинакова.

При теплообмене между двумя телами с различной температурой происходит передача теплоты от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Этот процесс прекра-щается, когда температуры обоих тел выравниваются.

Температура системы, находящейся в равновесном состоянии, служит мерой интенсивности теплового движения атомов, молекул и других частиц, образующих систему. В системе частиц, описываемых законами классической статистической физики и находящихся в равновесном состоянии, средняя кинетическая энергия теплового движения частиц прямо пропорциональна термодинамической температуре системы. Поэтому иногда говорят, что температура характе-ризует степень нагретости тела.

При измерении температуры, которое можно производить только косвенным путем, исполь-зуется зависимость от температуры целого ряда физических свойств тела, поддающихся прямому или косвенному измерению. Например, при изменении температуры тела изменяются его длина и объем, плотность, упругие свойства, электрическое сопротивление и т.д. Изменение любого из этих свойств является основой для измерений температуры. Для этого необходимо, чтобы для одного (выбранного) тела, называемого термометрическим телом, была известна функциональная зависимость данного свойства от температуры. Для практических измерений температуры применяются температурные шкалы, установленные с помощью термометрических тел. В Международной стоградусной температурной шкале температура выражается в градусах Цельсия (°С) [А. Цельсий (1701–1744) – шведский ученый] и обозначается t , причем принимается, что при нормальном давлении 1,01325 × 10 5 Па температуры плавления льда и кипения воды равны, соответственно, 0 и 100 °С. В термодинамической температурной шкале температура выражается в Кельвинах (К) [У. Томсон, лорд Кельвин (1821–1907) – английский физик], обозначается Т и называется термодинамической температурой. Связь между термодинамической температурой Т и температурой по стоградусной шкале имеет вид T = t + 273,15.

Температура T = 0 К (по стоградусной шкале t = –273,15 °С) называется абсолютным нулем температуры, или нулем по термодинамической шкале температур.

Параметры состояния системы разделяются на внешние и внутренние. Внешними парамет-рами системы называются физические величины, зависящие от положения в пространстве и различных свойств (например электрических зарядов) тел, которые являются внешними по отношению к данной системе. Например, для газа таким параметром является объем V сосуда,
в котором находится газ, ибо объем зависит от расположения внешних тел – стенок сосуда. Атмосферное давление является внешним параметром для жидкости в открытом сосуде. Внутренними параметрами системы называются физические величины, зависящие как от положения внешних по отношению к системе тел, так и от координат и скоростей частиц, образующих данную систему. Например, внутренними параметрами газа являются его давление и энергия, которые зависят от координат и скоростей движущихся молекул и от плотности газа.

Под термодинамическим процессом понимают всякое изменение состояния рассматривае-мой термодинамической системы, характеризующееся изменением ее термодинамических параметров. Термодинамический процесс называется равновесным , если в этом процессе система проходит непрерывный ряд бесконечно близких термодинамически равновесных состояний. Реальные процессы изменения состояния системы всегда происходят с конечной скоростью и поэтому не могут быть равновесными. Очевидно, однако, что реальный процесс изменения состояния системы будет тем ближе к равновесному, чем медленнее он совершается, поэтому такие процессы называют квазистатическими .

Примерами простейших термодинамических процессов могут служить следующие процессы:

а) изотермический процесс, при котором температура системы не изменяется (T = const);

б) изохорный процесс, происходящий при постоянном объеме системы (V = const);

в) изобарный процесс, происходящий при постоянном давлении в системе (p = const);

г) адиабатный процесс, происходящий без теплообмена между системой и внешней средой.

Определение 1

Термодинамическая система - совокупность и постоянство макроскопических физических тел, которые всегда взаимодействуют между собой и с другими элементами, обмениваясь с ними энергией.

Под системой в термодинамике ими принято понимать макроскопические физические формы, которые состоят из огромного количества частиц, не предполагающие применение макроскопических показателей для описания каждой отдельного элемента. Нет определенных ограничений в природе материальных тел, являющиеся составными компонентами таких концепций. Они могут быть представлены в виде атомов, молекул, электронов, ионов и фотонов

Термодинамические системы бывают трех основных видов:

• изолированные – обмен с веществом или энергией с окружающей средой не выполняется;
• закрытые - тело не взаимосвязано с окружающей средой;
• открытые - есть и энерго- и массообмен с внешним пространством.

Энергию любой термодинамической системы можно разделить на зависящую от положения и движения системы энергию, а также энергию, которая определяется движением и взаимодействием микрочастиц, образующих концепцию. Вторую часть называют в физике внутренней энергией системы.

Особенности термодинамических систем

Рисунок 1. Типы термодинамических систем. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

В качестве отличительных характеристик систем в термодинамике можно привести любой предмет, наблюдаемый без использования микроскопов и телескопов.

Чтобы предоставить полноценное описание такой концепции, необходимо подобрать макроскопические детали, посредством которых возможно точно определить давление, объем, температуру, величину магнитной индукции, электрическую поляризацию, химический состав, массу движущихся компонентов.

Для любых термодинамических систем есть условные, либо реальные пределы, отделяющие их от окружающей среды. Вместо них часто рассматривают понятие термостата, которое характеризуется таким высоким показателем теплоемкости, что в случае теплообмена с анализируемой концепцией температурный параметр сохраняет неизменное значение.

В зависимости от общего характера взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой, принято выделять:

• изолированные виды, которые не обмениваются ни веществом, ни энергией с внешней средой;
• адиабатически изолированные- системы, не совершающие обмена с внешней средой веществом, но вступающие в обмен энергией;
• закрытые системы- те, у которых нет обмена с веществом, допускается только незначительное изменение величины внутренней энергии;
• открытые системы - те что характеризуются полноценной передачей энергии, вещества;
• частично открытые – обладают полупроницаемыми перегородками, поэтому не в полной мере участвуют в материальном обмене.

В зависимости от формулировки, значения термодинамической концепции, могут подразделяться на простые и сложные варианты.

Внутренняя энергия систем в термодинамике

Рисунок 2. Внутренняя энергия термодинамической системы. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Замечание 2

К основным термодинамическим показателям, которые непосредственно зависят от массы системы, относят внутреннюю энергию.

Она включает в себя кинетическую энергию, обусловленную движением элементарных частиц вещества, а также потенциальную энергию, появляющуюся во время взаимодействия молекул между собой. Этот параметр всегда является однозначным. То есть значение и реализация внутренней энергии постоянны всякий раз, как концепция оказывается в нужном состоянии, независимо от того, каким методом это положение было достигнуто.

В системах, химический состав которых в процессе энергетических преобразований остается неизменным, при определении внутренней энергии важно учитывать только энергию теплового движения материальных частиц.

Хорошим примером такой системы в термодинамике является идеальный газ. Свободная энергия есть определенная работа, которую могло бы совершить физическое тело в изотермическом обратимом процессе, или свободная энергия представляет собой максимально возможной функционал, который может совершить концепция, обладая существенным запасом внутренней энергии. Внутренняя энергия системы приравнивается сумме связанное и свободной напряженности.

Определение 2

Связанная энергия – это та часть внутренней энергии, которая не способна самостоятельно превратиться в работу, – это обесцененный элемент внутренней энергии.

При одной и той же температуре указанный параметр увеличивается с ростом энтропия. Таким образом, энтропия термодинамической системы есть мера обеспеченности ее начальной энергии. В термодинамике есть еще определение – энергетическая потеря в стабильной изолированной системе

Обратимый процесс является термодинамическим процессом, который может быстро проходить как в обратном, так и в прямом направлении, проходя через одинаковые промежуточные положения, причем концепция в итоге возвращается в исходное состояние без затрат внутренней энергии, и в окружающем пространстве не остается макроскопических изменений.

Обратимые процессы дают максимальную работу. Самый лучший результат работы от системы на практике получить невозможно. Это придает обратимым явлениям теоретическую значимость, которая протекает бесконечно медленно, и можно только на небольшие расстояния приблизиться к нему.

Определение 3

Необратимым в науке называется процесс, который нельзя осуществить в противоположную сторону через все те же промежуточные состояния.

Все реальные явления в любом случае необратимы. Примеры таких эффектов: термодиффузия, диффузия, вязкое течение и теплопроводность. Переход кинетической и внутренней энергии макроскопического движения через постоянное трение в теплоту, то есть в саму систему, является необратимым процессом.

Переменные состояния систем

Состояние любой термодинамической системы можно определить по текущему сочетанию ее характеристик или свойств. Все новые переменные, которые в полной мере определяются только в определенный момент времени и не зависят от того, как именно концепция пришла в это положение, называются термодинамическими параметрами состояния или основными функциями пространства.

Система в термодинамике считается стационарной, если переменные значения с течением времени остаются стабильными и не изменяются. Один из вариантов стационарного состояния - это термодинамическое равновесие. Любое, даже самое незначительное изменение в концепции, - уже физический процесс, поэтому в нем может быть от одного до нескольких переменных показателей состояния. Последовательность, в которой состояния системы систематически переходят друг в друга, носит название «путь процесса».

К сожалению, путаница с терминами и детальным описанием все еще существует, ибо одна и та же переменная в термодинамике может быть, как независимой, так и итогом сложения сразу нескольких функций системы. Поэтому такие термины, как «параметр состояния», «функция состояния», «переменная состояния» могут иногда рассматриваться в виде синонимов.