Стан термодинамічної системи

Частина серії статей на тему:
Термодинаміка
Теплова машина Карно
Розділи Класична Статистична Хімічна Квантова[en] Термодинамічні процеси: Врівноважний[en] / Нерівноважний
Закони 0-й 1-й 2-й 3-й
Системи Стан Агрегатний стан Рівняння стану Ідеальний газ Реальний газ Рівновага Контрольний об'єм Інструменти Фазовий перехід Процеси Адіабатичний Ізобаричний Ізохоричний Ізотермічний Ізоентропійний Ізоентальпійний Квазістатичний Політропний Вільне розширення Оборотний Необоротний Ендоверсивний Цикли Тепловий двигун Тепловий насос Теплова ефективність
Властивості Діаграми Інтенсивні та екстенсивні властивості Функція процесу Робота Кількість теплоти Функція стану Температура / Ентропія Тиск / Об'єм Хімічний потенціал / Номер частинки Якість пари Редуковані властивості
Властивості матерії Термодинамічні показники Теплоємність  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Стисливість  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Теплове розширення  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Рівняння Теорема Карно[en] Нерівність Клаузіуса Фундаментальне рівняння Рівняння ідеального газу Рівняння Максвелла Принцип Онсагера Рівняння Бріджмена Таблиця рівнянь
Потенціали Вільна енергія Вільна ентропія Внутрішня енергія  ${\displaystyle U(S,V)}$ Ентальпія  ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Вільна енергія Гельмгольца  ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Вільна енергія Гіббса  ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
Історія Історія Історія ентропії Газові закони Історія вічного двигуна Хронологія Філософія Термодинамічна стріла часу Ентропія і життя Браунівський храповик Демон Максвелла Парадокс теплової смерті Парадокс Лошмідта Синергетика Теорії Теплець Теплова теорія Жива сила Механічний еквівалент теплоти Потужність Ключові наукові праці «Експерименти з отримання тепла через тертя» «Про рівновагу гетерогенних речовин» «Роздуми про рушійну силу вогню»
Науковці Бернуллі Больцман ван дер Ваальс Вотерстон Гіббз Гельмгольц Джоуль Дюгем Карно Клапейрон Клаузіус Каратеодорі Максвелл Маєр Онсагер Ранкін Смітон Томпсон Томсон Шталь
Шаблони • Категорія • Портал
п о р

Ста́н термодинамі́чної систе́ми — сукупність значень деякої кількості фізичних величин, що характеризує макроскопічні фізичні властивості тіла (системи тіл) та визначає їх фізичний стан^[1]. Термодинамічна система може перебувати у різних станах, що можуть відрізнятися температурою, тиском, об'ємом, густиною тощо. Такі величини, що характеризують стан системи як єдиного цілого, називаються термодинамічними параметрами стану.

Два стани тіла (системи тіл) вважаються відмінними, якщо для них неоднакові значення хоча б одного з термодинамічних параметрів.

У термодинаміці для характеристики стану системи найчастіше користуються такими трьома величинами: тиском р, молярним об'ємом v і температурою Т. Зв'язок між параметрами стану термодинамічної системи можна виразити рівнянням стану. У найпростішому випадку для ідеального газу залежність між об'ємом, тиском і температурою виражається рівнянням Менделєєва — Клапейрона.

Якщо параметри стану термодинамічної системи мають цілком певне значення і з часом не змінюються при незмінних зовнішніх умовах, то така система перебуває в стані рівноваги. Коли ж параметри стану змінюються з часом, то в системі відбувається термодинамічний процес. Прикладом термодинамічного процесу може бути зміна об'єму газу, що супроводжується зміною тиску й температури.

Стан системи, що не змінюється в часі називається стаціонарним. Якщо стаціонарний стан системи, не зумовлений перебігом якогось зовнішнього відносно системи процесу, то такий стан називається термодинамічною рівновагою.

Нерівноважний стан — стан системи, виведеної з термодинамічної рівноваги. У системі, що знаходиться в нерівноважному стані, відбуваються необоротні процеси, які прагнуть повернути систему у стан термодинамічної рівноваги, за умови відсутності чинників, що перешкоджають цьому, наприклад, відведення (або підведення) енергії чи речовини з системи. В іншому випадку, можливим є стаціонарний (що не змінюється з часом) нерівноважний стан.

Процес повернення термодинамічної системи до рівноважного стану після виведення її з цього стану називають релаксацією.

• 1. Вибраний термодинамічний стан, відносно якого обчислюються термодинамічні величини компонентів даної фази. У

найпростішому випадку це може бути стан чистого компонента чи компонента в дуже розведеному розчині. Взагалі, це набір умов, вибраних для зручності порівняння термодинамічних властивостей. Стандартними станами вважаються:

• • а) для газів у випадку чистих речовин — це газ при стандартному тиску, з допущенням, що газ поводиться як ідеальний;
  • б) для чистої фази, чи суміші, чи розчинника в рідкому чи твердому стані — це стан чистої речовини в рідкій чи твердій фазі при стандартному тиску;
  • в) для розчиненого (солюта) в розчині — це (гіпотетичний) стан при стандартній моляльності, стандартному тиску чи стандартній концентрації, що поводить себе як безконечно розбавлений розчин;
  • г) для чистої речовини, концепція стандартного стану прийнятна до речовини з добре визначеним агрегатним станом з точно встановленим, але довільно вибраним стандартним тиском.

Температура не включається в означення стандартного стану і повинна вказуватися, але коли не наводиться, то відповідає 25 °C.

• 2. Стан системи, при якому речовина перебуває в своїй найстабільнішій формі за стандартних умов, тиск 1·10⁵ Па та температура 298 К.

Функцією стану називають таку фізичну характеристику системи, зміна якої під час переходу системи з одного стану до іншого не залежить від виду відповідного цьому переходу термодинамічного процесу, а повністю визначається значеннями параметрів початкового і кінцевого станів. Функції станів включають у свій перелік екстенсивні (залежні від маси) та інтенсивні (не залежні від маси) величини.

До екстенсивних величин належать:

• внутрішня енергія U;
• ентальпія H;
• ентропія S;
• ізохорно-ізотермний потенціал (вільна енергія Гельмгольца) F;
• ізобарно-ізотермний потенціал (вільна енергія Ґіббса) G.

До інтенсивних величин належать:

• температура;
• густина;
• в'язкість;
• тиск;
• концентрація;
• молярні та питомі величини.

• Термодинамічні параметри
• Термодинамічні процеси

• Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К. Довідник з фізики для інженерів та студентів вищих навчальних закладів / Переклад з 8-го переробл. і випр. вид. — Т. : Навчальна книга — Богдан, 2007. — 1040 с. — ISBN 966-692-818-3.
• Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное реководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. — 4-е изд., испр. — М.: Наука. — Гл. ред. физ-мат. лит., 1989—576 с. — ISBN 5-02-014031-7
• Теплотехніка: підручник для студ. вищих техн. навч. закл. / Б. Х. Драганов [та ін.]; За ред. Б. Х. Драганова. — К.: ІНКОС, 2005. — 504 с. — ISBN 966-8347-23-4
• Буляндра О. Ф. Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів. — К.: Техніка, 2001. — 320 с. ISBN 966-575-103-4
• Швець І. Т., Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с.