![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лекция 1. Р1.Т1 Предмет и метод термодинамики0.2 часаСтр 1 из 5Следующая ⇒
Термодинамика занимает особое место в системе естественнонаучных дисциплин. Она представляет собой метод исследования макроскопических систем и процессов в них, и в этом смысле можно провести параллель между термодинамикой и математикой. Так же как в основе математики лежат самые общие законы человеческой логики и обобщение человеческого опыта, так и термодинамика базируется на обобщениях человеческой практики, сформулированных в виде четырёх так называемых начал термодинамики, речь о которых будет идти ниже. Буквальный перевод слова " термодинамика" с греческого языка означает " сила тепла" (thermos - теплота, жар, dynamikos - сила). В современном понимании термодинамика есть наука, целью которой является изучение поведения макроскопических систем при самых различных воздействиях на них со стороны окружающей среды. При этом в термодинамике существенную роль играют так называемые тепловые процессы, понятия температуры и теплоты в термодинамике являются одними из центральных. Исторически термодинамика как наука развилась из исследований в области усовершенствования паровых машин с точки зрения их экономической эффективности. Однако такие фундаментальные понятия термодинамики, как теплота, температура, давление, теплоёмкость, работа и другие, а также приборы для их измерения, развивались, обсуждались и уточнялись значительно раньше, в XVII - XVIII веках. Вклад в развитие термодинамики внесли многие учёные, по своим интересам и по роду своей деятельности занимающиеся исследованием макроскопических систем. Перечислим наиболее выдающихся из них: М.В. Ломоносов (Россия, 1711 - 1765), Л. Больцман (Австрия, 1844 - 1906), Д.В. Гиббс (США, 1839 - 1903), Дж.П. Джоуль (Англия, 1818 - 1889), Сади Карно (Франция, 1796 - 1832), Б. Клапейрон (Франция, 1799 - 1864), Р. Клаузиус (Германия, 1822 - 1888), Р.Ю. Майер (Германия, 1814 - 1878), Дж.К. Максвелл (Англия, 1831 - 1879), Д.И. Менделеев (Россия, 1834 - 1907), У.Дж.М. Ренкин (Шотландия, 1820 - 1872), В. Томсон (лорд Кельвин) (Англия, 1824 - 1907). Объектом изучения термодинамики является термодинамическая система, под которой понимается ограниченное в пространстве макроскопическое тело или совокупность тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии друг с другом и окружающей средой. Под окружающей средой понимается все то, что не вошло в термодинамическую систему. Воображаемая или физическая поверхность, отделяющая термодинамическую систему от окружающей среды, называется оболочкой системы или контрольной поверхностью. Метод термодинамики – феноменологический (описательный) без проникновения в структуру вещества. Феноменологический метод подразумевает исследование отклика системы на внешние воздействия, не вникая в причины того или иного поведения вещества, гипотеза молекулярного строения вещества термодинамику не интересует. Мы, однако, часто будем обращаться к молекулярно-кинетической теории для объяснения явлений и вычисления некоторых свойств веществ, значения которых, строго говоря, необходимо всегда брать из эксперимента. В частности, в рамках термодинамики невозможно дать определение макроскопического тела, это можно сделать, только приняв гипотезу молекулярного строения вещества. Тело тогда можно считать макроскопическим, когда оно содержит достаточно большое число частиц Возникшая из практических задач совершенствования тепловых двигателей, термодинамика в настоящее время значительно переросла свои первоначальные рамки; термодинамический метод оказался мощным инструментом исследования практически во всех областях естественных наук; более того, любая из научных дисциплин, претендующая на достоверность, обязательно должна удовлетворять законам термодинамики. Широкая применимость термодинамического метода потребовала разработки частных подходов к исследованиям в той или иной области, что привело к появлению разделов термодинамики со своими специфическими подходами к решению практических задач. Так сформировались такие научные дисциплины как химическая термодинамика, техническая термодинамика, термодинамика растворов и электролитов, неравновесная термодинамика, термодинамика излучения и т.д. Техническая термодинамика изучает вопросы превращения теплоты в работу в тепловых машинах с точки зрения максимальной эффективности. В основе термодинамического расчёта тепловых двигателей лежат два начала (принципа, закона), которые формулируются в виде утверждений о принципиальной невозможности построения вечных двигателей первого и второго рода, о которых будет идти речь ниже. Однако, прежде чем рассматривать термодинамику тепловых машин, следует изучить сам термодинамический метод, дать строгие, однозначные определения термодинамических терминов, выяснить их физический смысл, способы измерения и вычисления термодинамических параметров.
|