Температура. Термодинамический процесс. Термодинамическое равновесие

Температура — один из основных макро­параметров термодинамической системы, ха­рактеризующих состояние ее теплового, или термодинамического, равновесия. Сущность этого понятия объясняется течением тепло­вых явлений и процессов.

Так, из собственного опыта нам извест­но, что более нагретые тела отдают тепло менее нагретым, вследствие чего с течени­ем времени их температуры становятся оди­наковыми. Если, например, кусочек льда бросить в стакан с теплой водой (рис. 1.3), то лед будет таять, а вода в стакане будет охлаждаться, отдавая определенное коли­чество теплоты на таяние льда. Кроме то­го, стакан с водой и лед находятся в тепло­обмене с окружающей средой. Поэтому со временем температура всех этих тел выров­няется.

Рис. 1.3. Теплообмен кусочка льда в стакане воды

С течением времени в термодинамических системах вследствие теп­лообмена наступает состояние термодинами­ческого равновесия, когда температуры всех тел, образовывающих систему, становятся одинаковыми и теплообмен между ними пре­кращается.

Значение температуры характе­ризует полностью определенное состояние теплового равновесия термодинамической системы, в котором она находится в дан­ный момент. Опыт свидетельствует о том, что при естественных условиях все термоди­намические системы со временем переходят в состояние термодинамического равнове­сия. Тем не менее, это состояние может быть изменено в результате термодинами­ческого процесса.

Рис. 1.4. Изменение макропараметров га­за в цилиндре (p1, V1, T1, ρ1 — темпе­ратура начального состояния)

Разница температур указывает направление теплообмена: те­ла, температура которых выше, отдают тепловую энергию те­лам, температура которых ни­же; теплообмен происходит до тех пор, пока их температуры не станут одинаковыми. Материал с сайта http://worldof.school

Если на поршень в цилиндре с газом положить груз (рис. 1.4), то его объем будет изменяться до тех пор, пока давление газа не уравняется с внешним давлением. То есть термодинамическая система «цилиндр—газ» перейдет в другое состояние, которое будет характеризоваться новыми значениями мак­ропараметров — давлением p₂, объемом V₂, температурой T₂, плотностью ρ₂.

Такой пе­реход термодинамической системы из од­ного состояния в другое, когда параметры системы с течением времени изменяются, называется термодинамическим процессом.

Классическая термодинамика преимуще­ственно рассматривает состояния термоди­намического равновесия и процессы, кото­рые происходят довольно медленно, и пото­му каждое новое их состояние можно считать равновесным. В состоянии термодинамиче­ского равновесия между макропараметрами системы существуют определенные функцио­нальные зависимости, которые определяются уравнениями состояния термодинамической системы.

На этой странице материал по темам:

• Конспект на тему значение температуры при термодинамической обработке

• Термодинамические системы и макропараметры состояния жидкости

Вопросы по этому материалу:

• Какая физическая величина характеризует термодинамическую систему в состоянии теплового равновесия?

• Что происходит между телами, которые имеют разную темпе­ратуру и находятся в контакте?

• В каком «направлении» про­исходит процесс теплообмена?

• Что называется термодинамическим процессом?

• Приведите при­меры термодинамических процессов.

• Какие процессы называют равновесными?