000627

62 Термодинамика Thermodynamics 12.1. Термодинамика. Термодинамика яв- ляется разделом физики, оперирующим поня- тиями тепла, температуры, внутренней энерги- ей, работой и физическими свойствами материи. Единство их отношений регулируются тремя за-конами термодинамики, которые опи-сывают поведение измеримых макро-скопических физи- ческих величины. Ключевая концепция термо- динамики – теплота, как форма обмена энерги- ей между системой и окружающей средой, обу- словленная разностью температур. 12.1. Thermodynamics. The thermodynamics is a branch of physics that deals with heat, work, and temperature, and their relation to energy, radiation, and physical properties of matter. The behavior of these quantities is governed by the three laws of ther-modynamics which convey a quantitative de- scription using measurable macroscopic physical quantities. The key concept of thermodynamics is heat that is the energy transferred between a system and its envi-ronment because of a temperature dif- ference that exists between them. 12.2. Нулевой закон термодинамики. Этот закон молчаливо принимается при каждом изме- рении температуры: если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей, они находятся в равновесии друг с другом. Системы находят- ся в равновесии, если небольшие обмены между ними не приводят к общему изменению энергии. Это создает основу определение температуры и построения практических термометров. 12.2. Zeroth law of thermodynamics. This law is tacitly assumed in every measurement of temperature. It states: If two systems are each in thermal equilib- rium with a third, they are also in thermal equilibrium with each other. Systems are said to be in equilibrium if the small, random exchanges between them do not lead to a net change in energy. The law provides an empirical definition of temperature, and justification for the construction of practical thermometers. 12.3. Первое начало термодинамики. За- кон представляет собой конкретизацию закона сохранения и превращения энергии в тепловых процессах. Для малых изменений состояния си- стемы его уравнение иметь вид Q = dU + W , где Q – теплота, поглощённая или отданная си- стемой; W – работа, совершённая системой; dU – изменение ее внутренней энергии, включаю- щей кинетическую энергию теплового движе- ния атомов и молекул и потенциальную энергию их взаимодействия. Эти обозначения подчерки- вают факт, что теплота Q и работа А являются функциями процесса, а внутренняя энергия яв- ляется функцией состояния системы. 12.3. First law of thermodynamics. The law that exemplifies the conservation law of energy in thermal processes and conversion of energy from one form to another. For small changes in the state of thermodynamic system its equation can be repre- sented in the form Q = dU + W, where Q is heat, absorbed or returned to system; W is work executed by system; dU is the change of internal energy which includes the total kinetic en- ergies of the atoms and molecules of system and the potential energies their mutual interactions. These designations stress important point that heat Q and work W are functions of process going on in system, but internal energy of system is the state function. 12.4. Второй закон термодинамики. Этот закон формулируется различными способами. Один из них гласит, что тепло не переходит спон- танно от более холодного тела к более теплому телу. Его современная формулировка основана на понятии энтропии S как свойства системы. Для процесса в замкнутой системе, ее энтропия S увеличивается для необратимых процессов и остается постоянной для обратимых процессов T dq dS ≥ где dq – тепло, поглощаемое системой; T – тем- пература системы. Энтропия никогда не умень- шается. В равновесном состоянии энтропия зам- кнутой системы достигает своего максимума, и макроскопические процессы не наблюдаются. 12.4. Second law of thermodynamics. This law can be stated in a variety of ways. One form of the statement is that heat does not spontaneously pass from a colder body to a warmer body. The modern formula- tion of the second law is based on the concept of en- tropy S as a physical property of a thermodynamic sys- tem. If a process occurs in a closed system, the entropy of the system S increases for irreversible processes and re-mains constant for reversible processes. T dq dS ≥ where dq is a heat absorbed by the system; T is the temperature of the system. Entropy never decreas- es. In equilibrium state entropy of a closed system reaches its maximum, and macroscopic processes can no longer be observed.