Uzun müddətdir ki, fiziklər və digər elmlərin nümayəndələri öz təcrübələri zamanı müşahidə etdiklərini təsvir etmək üsuluna malik idilər. Konsensusun olmaması və çoxlu sayda terminin "görünmədən" götürülməsi həmkarlar arasında çaşqınlıq və anlaşılmazlıqlara səbəb oldu. Zaman keçdikcə fizikanın hər bir sahəsi müəyyən edilmiş tərifləri və ölçü vahidlərini əldə etdi. Sistemdəki makroskopik dəyişikliklərin əksəriyyətini izah edən termodinamik parametrlər belə ortaya çıxdı.
Tərif
Dövlət parametrləri və ya termodinamik parametrlər birlikdə və hər biri ayrıca müşahidə olunan sistemi xarakterizə edə bilən bir sıra fiziki kəmiyyətlərdir. Bunlara aşağıdakı kimi anlayışlar daxildir:
- temperatur və təzyiq;
- konsentrasiya, maqnit induksiyası;
- entropiya;
- entalpiya;
- Gibbs və Helmholtz enerjiləri və bir çox başqaları.
İntensiv və geniş parametrləri seçin. Termodinamik sistemin kütləsindən birbaşa asılı olanlar genişdir vəintensiv - digər meyarlarla müəyyən edilir. Bütün parametrlər eyni dərəcədə müstəqil deyil, ona görə də sistemin tarazlıq vəziyyətini hesablamaq üçün bir anda bir neçə parametri müəyyən etmək lazımdır.
Bundan əlavə, fiziklər arasında bəzi terminoloji fikir ayrılıqları var. Eyni fiziki xüsusiyyət müxtəlif müəlliflər tərəfindən ya proses, ya koordinat, ya da kəmiyyət, ya parametr, hətta sadəcə bir xüsusiyyət adlandırıla bilər. Hamısı alimin onu hansı məzmunda istifadə etməsindən asılıdır. Lakin bəzi hallarda sənədlərin, dərsliklərin və ya sifarişlərin tərtibatçılarının riayət etməli olduğu standartlaşdırılmış tövsiyələr var.
Təsnifat
Termodinamik parametrlərin bir neçə təsnifatı var. Beləliklə, birinci abzasa əsasən, bütün kəmiyyətləri aşağıdakılara bölmək olar:
- geniş (aşqar) - belə maddələr əlavə qanununa tabe olur, yəni onların dəyəri inqrediyentlərin sayından asılıdır;
- intensiv - onlar reaksiya zamanı maddənin nə qədər alındığından asılı deyildir, çünki onlar qarşılıqlı təsir zamanı düzlənir.
Sistemi təşkil edən maddələrin yerləşdiyi şərtlərə əsasən, kəmiyyətləri faza reaksiyalarını və kimyəvi reaksiyaları təsvir edənlərə bölmək olar. Bundan əlavə, reaktivlərin xüsusiyyətləri də nəzərə alınmalıdır. Onlar ola bilər:
- termomekanik;
- termofiziki;
- termokimyəvi.
Bundan başqa, istənilən termodinamik sistem müəyyən funksiyanı yerinə yetirir, ona görə də parametrlərreaksiya nəticəsində yaranan işi və ya istiliyi xarakterizə edir, həmçinin hissəciklərin kütləsini ötürmək üçün lazım olan enerjini hesablamağa imkan verir.
Ştat Dəyişənləri
Termodinamik də daxil olmaqla istənilən sistemin vəziyyəti onun xassələri və ya xüsusiyyətlərinin kombinasiyası ilə müəyyən edilə bilər. Yalnız zamanın müəyyən anında tamamilə təyin olunan və sistemin bu vəziyyətə necə gəldiyindən asılı olmayan bütün dəyişənlərə termodinamik vəziyyət parametrləri (dəyişənlər) və ya vəziyyət funksiyaları deyilir.
Dəyişən funksiyalar zamanla dəyişməzsə, sistem stasionar sayılır. Sabit vəziyyətin bir versiyası termodinamik tarazlıqdır. Sistemdəki hər hansı, hətta ən kiçik dəyişiklik artıq bir prosesdir və birdən bir neçə dəyişən termodinamik vəziyyət parametrlərini ehtiva edə bilər. Sistemin vəziyyətlərinin davamlı olaraq bir-birinə keçdiyi ardıcıllığa "proses yolu" deyilir.
Təəssüf ki, terminlərlə hələ də çaşqınlıq var, çünki eyni dəyişən həm müstəqil ola bilər, həm də bir neçə sistem funksiyasının əlavə edilməsinin nəticəsi ola bilər. Buna görə də, "dövlət funksiyası", "dövlət parametri", "dövlət dəyişəni" kimi terminlər sinonim sayıla bilər.
Temperatur
Termodinamik sistemin vəziyyətinin müstəqil parametrlərindən biri temperaturdur. Bu, hissəciklərin vahidinə düşən kinetik enerjinin miqdarını xarakterizə edən dəyərdirtarazlıqda olan termodinamik sistem.
Anlayışın tərifinə termodinamika nöqteyi-nəzərindən yanaşsaq, onda temperatur sistemə istilik (enerji) əlavə edildikdən sonra entropiyanın dəyişməsi ilə tərs mütənasib qiymətdir. Sistem tarazlıqda olduqda, temperatur dəyəri onun bütün "iştirakçıları" üçün eynidir. Temperatur fərqi varsa, o zaman enerji daha isti cisim tərəfindən buraxılır və daha soyuq olan tərəfindən udulur.
Enerji əlavə olunduqda nizamsızlıq (entropiya) artmır, əksinə azalan termodinamik sistemlər var. Bundan əlavə, əgər belə bir sistem temperaturu özününkindən böyük olan cisimlə qarşılıqlı əlaqədə olarsa, o zaman kinetik enerjisini bu cismə verəcək, əksinə deyil (termodinamikanın qanunlarına əsaslanaraq).
Təzyiq
Təzyiq cismə təsir edən, onun səthinə perpendikulyar olan qüvvəni xarakterizə edən kəmiyyətdir. Bu parametri hesablamaq üçün bütün qüvvə miqdarını obyektin sahəsinə bölmək lazımdır. Bu qüvvənin vahidləri paskal olacaq.
Termodinamik parametrlərdə qaz onun üçün mövcud olan bütün həcmi tutur və əlavə olaraq onu təşkil edən molekullar daim təsadüfi hərəkət edərək bir-biri ilə və yerləşdikləri gəmi ilə toqquşurlar.. Maddənin gəminin divarlarına və ya qaza yerləşdirilən bədənə təzyiqini təyin edən bu təsirlərdir. Güc bütün istiqamətlərdə bərabər şəkildə yayılır, çünki gözlənilməzdirmolekulyar hərəkətlər. Təzyiqi artırmaq üçün sistemin temperaturunu artırmalısınız və əksinə.
Daxili enerji
Sistemin kütləsindən asılı olan əsas termodinamik parametrlərə daxili enerji daxildir. O, maddənin molekullarının hərəkəti nəticəsində yaranan kinetik enerjidən, həmçinin molekullar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda yaranan potensial enerjidən ibarətdir.
Bu parametr birmənalı deyil. Yəni daxili enerjinin dəyəri sistem istənilən vəziyyətdə olduğu zaman, hansı yolla əldə olunduğundan (vəziyyətə) asılı olmayaraq sabitdir.
Daxili enerjini dəyişmək mümkün deyil. Bu, sistemin verdiyi istilik və onun istehsal etdiyi işin cəmidir. Bəzi proseslər üçün temperatur, entropiya, təzyiq, potensial və molekulların sayı kimi digər parametrlər nəzərə alınır.
Entropiya
Termodinamikanın ikinci qanunu təcrid olunmuş sistemin entropiyasının azalmadığını bildirir. Başqa bir formula, enerjinin heç vaxt aşağı temperaturlu bir cisimdən daha isti olana keçmədiyini iddia edir. Bu, öz növbəsində, daimi hərəkət maşını yaratmaq imkanını inkar edir, çünki bədəndə mövcud olan bütün enerjini işə köçürmək mümkün deyil.
"Entropiya" anlayışının özü 19-cu əsrin ortalarında istifadəyə verilmişdir. Sonra istilik miqdarının sistemin istiliyinə dəyişməsi kimi qəbul edildi. Ancaq bu tərif yalnız onlara aiddirdaim tarazlıqda olan proseslər. Buradan belə bir nəticə çıxara bilərik: sistemi təşkil edən cisimlərin temperaturu sıfıra meyl edərsə, entropiya da sıfıra bərabər olacaqdır.
Entropiya qaz vəziyyətinin termodinamik parametri kimi hissəciklərin hərəkətinin təsadüfi, təsadüfi ölçüsünün göstəricisi kimi istifadə olunur. O, molekulların müəyyən sahədə və qabda paylanmasını müəyyən etmək və ya maddənin ionları arasında qarşılıqlı təsirin elektromaqnit qüvvəsini hesablamaq üçün istifadə olunur.
Entalpiya
Entalpiya sabit təzyiqdə istiliyə (və ya işə) çevrilə bilən enerjidir. Tədqiqatçı entropiya səviyyəsini, molekulların sayını və təzyiqi bilirsə, bu, tarazlıqda olan sistemin potensialıdır.
İdeal qazın termodinamik parametri göstərilibsə, entalpiya əvəzinə "genişlənmiş sistemin enerjisi" ifadəsi istifadə olunur. Bu dəyəri özümüzə izah etməyi asanlaşdırmaq üçün, bir porşen (məsələn, daxili yanma mühərriki) tərəfindən bərabər şəkildə sıxılmış qazla doldurulmuş bir qabı təsəvvür edə bilərik. Bu halda entalpiya təkcə maddənin daxili enerjisinə deyil, həm də sistemin lazımi vəziyyətə gətirilməsi üçün görülməli olan işə bərabər olacaqdır. Bu parametrin dəyişdirilməsi yalnız sistemin ilkin və son vəziyyətindən asılıdır və onun hansı yolla alınacağı önəmli deyil.
Gibbs Energy
Termodinamik parametrlər və proseslər, əksər hallarda, sistemi təşkil edən maddələrin enerji potensialı ilə bağlıdır. Beləliklə, Gibbs enerjisi sistemin ümumi kimyəvi enerjisinə ekvivalentdir. Bu, kimyəvi reaksiyalar zamanı hansı dəyişikliklərin baş verəcəyini və maddələrin ümumiyyətlə qarşılıqlı təsir göstərib-etməyəcəyini göstərir.
Reaksiya zamanı sistemin enerji miqdarının və temperaturunun dəyişməsi entalpiya və entropiya kimi anlayışlara təsir edir. Bu iki parametr arasındakı fərq Gibbs enerjisi və ya izobarik-izotermik potensial adlanacaq.
Bu enerjinin minimum dəyəri sistem tarazlıqda olduqda müşahidə edilir və onun təzyiqi, temperaturu və maddənin miqdarı dəyişməz qalır.
Helmholtz Energy
Helmholts enerjisi (digər mənbələrə görə - sadəcə sərbəst enerji) sistemə daxil olmayan cisimlərlə qarşılıqlı əlaqədə olarkən sistemin itirəcəyi potensial enerji miqdarıdır.
Helmholtz sərbəst enerjisi anlayışı çox vaxt sistemin hansı maksimum işi yerinə yetirə biləcəyini, yəni maddələr bir vəziyyətdən digər vəziyyətə keçdikdə nə qədər istilik ayrıldığını müəyyən etmək üçün istifadə olunur.
Sistem termodinamik tarazlıq vəziyyətindədirsə (yəni heç bir iş görmür), onda sərbəst enerjinin səviyyəsi minimumdur. Bu o deməkdir ki, temperatur kimi digər parametrlərin dəyişdirilməsi,təzyiq, hissəciklərin sayı da baş vermir.
