Открыть главное меню
Начала термодинамики
Thermodynamics navigation image.svg
Статья является частью серии «Термодинамика».
Исходные положения термодинамики
Нулевое начало термодинамики
Первое начало термодинамики
Второе начало термодинамики
Третье начало термодинамики
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править
См. также «Физический портал»

Начала термодинамики — совокупность лежащих в основе термодинамики независимых друг от друга постулатов, имеющих эмпирическое происхождение и до сих пор не опровергнутых практикой и научными экспериментами[1]. Начала термодинамики развивают взятые из опытных фактов понятия с целью создания формального аппарата теории, однако с логической точки зрения приводимый ниже традиционный перечень законов термодинамики не представляет собой полноценной системы аксиом[2][3]. Кроме того, термодинамика использует также и опытные факты, не содержащиеся в её основных законах.

Законы термодинамики не базируются на рассмотрении упрощённых моделей объектов и явлений, то есть носят универсальный характер и выполняются независимо от конкретной природы образующих макроскопическую систему тел[4][5]. Обоснование законов термодинамики и их связь с законами движения микрочастиц, из которых построены макроскопические тела, даёт статистическая физика[5]. Она же позволяет выяснить границы применимости законов термодинамики.

Содержание

Перечень начал термодинамикиПравить

  • «Минус первое» начало термодинамики представляет собой положение о существовании термодинамического равновесия[6]. В отечественной литературе этот постулат часто называют общим началом термодинамики[7][8]. «Минус первое» начало используют в аксиоматических системах построения термодинамики, основанных на представлениях о контактных равновесиях[9][10][11] и законе сохранения обобщённых координат[12][13]. В рациональной термодинамике использован подход, при котором не возникает необходимости в различении равновесных и неравновесных процессов[14] и аксиоматизации понятия термодинамического равновесия.
  • Нулевое начало термодинамики позволяет на основе представления о контактном термическом равновесии ввести[15][16] некоторую функцию состояния системы, обладающую свойствами эмпирической температуры, то есть создавать приборы для измерения температуры. Равенство эмпирических температур, измеренных с помощью такого прибора — термометра, есть условие термического равновесия систем (или частей одной и той же системы).
  • Первое начало термодинамики распространяет закон сохранения энергии на термические системы и процессы, связанные с передачей энергии в форме теплоты[17].
  • Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания (неубывания) энтропии[18].
  • Третье начало термодинамики говорит о недостижимости абсолютного нуля температуры посредством конечного числа термодинамических процессов, а также описывает поведение энтропии вблизи абсолютного нуля температур: энтропия стремится к постоянному значению, а все производные энтропии по термодинамическим переменным стремятся к нулю[19].

П. Т. Ландсберг дополнил приведённый выше перечень четвёртым законом термодинамики, согласно которому для описания состояния однородных открытых равновесных и неравновесных систем используют тот же набор переменных, что и для однородных закрытых равновесных систем, дополненный переменными, характеризующими химический состав системы[20][21].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Рудой Ю. Г. Термодинамика // Большая российская энциклопедия, 2016, том 32.
  2. Münster A., Classical Thermodynamics, 1970, p. 5.
  3. Мюнстер А., Химическая термодинамика, 2002, с. 13.
  4. Лебедев В. В., Халатников И. М. Термодинамика // Физическая энциклопедия, 1998, том 5.
  5. 1 2 Элиашберг Г. М. Термодинамика // Большая советская энциклопедия (3-е изд.), 1976, том 25.
  6. Brown H. R., Uffink J. The origins of time-asymmetry in thermodynamics: The minus first law (англ.) // Studies In History and Philosophy of Science Part B: Studies In History and Philosophy of Modern Physics. — Elsevier, 2001. — Vol. 32, no. 4. — P. 525—538. — DOI:10.1016/S1355-2198(01)00021-1.
  7. Базаров И. П., Термодинамика, 1961, с. 16.
  8. Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 17.
  9. Tisza L., Generalized Thermodynamics, 1966.
  10. Петров Н., Бранков Й., Современные проблемы термодинамики, 1986, с. 63—76.
  11. Мюнстер А., Химическая термодинамика, 2002, с. 68—69.
  12. Свиридов В. В., Свиридов А. В., Физическая химия, 2016, с. 106—107.
  13. Булатов Н. К., Лундин А. Б., Термодинамика необратимых физико-химических процессов, 1984, с. 14.
  14. Жилин П. А., Рациональная механика сплошных сред, 2012, с. 47: «Известно значение, которое придается в литературе понятиям равновесных и неравновесных процессов. Следует обратить внимание на то, что использование этих представлений связано не с природой вещей, а исключительно с принятым способом рассуждения и введения основных понятий».
  15. Залевски К., Феноменологическая и статистическая термодинамика, 1973, с. 11—12.
  16. Леонтович М. А. Введение в термодинамику, 1983, с. 29—32.
  17. Кузнецов Н. М. Первое начало термодинамики // Большая российская энциклопедия, 2014, том 25.
  18. Зисман Г. А., Халатников И. М. Второе начало термодинамики // Большая советская энциклопедия (3-е изд.), 1971, том 5.
  19. Рудой Ю. Г. Третье начало термодинамики // Большая российская энциклопедия, 2016, том 32.
  20. Landsberg P. T., Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations, 1961, p. 142.
  21. Landsberg P. T., Thermodynamics and Statistical Mechanics, 1978, p. 79.

ЛитератураПравить

  • Landsberg P. T. Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations. — New York — London: Interscience Publishers, 1961. — X + 499 p. — (Monographs in Statistical Physics and Thermodynamics. Vol. 2).
  • Landsberg P. T. Thermodynamics and Statistical Mechanics. — Oxford: Oxford University Press, 1978. — XIII + 461 p.
  • Münster A. Classical Thermodynamics. — London e. a.: Wiley-Interscience, 1970. — xiv + 387 p. — ISBN 0 471 62430 6.
  • Tisza Laszlo. Generalized Thermodynamics. — Cambridge (Massachusetts) — London (England): The M.I.T. Press, 1966. — xi + 384 p.
  • Базаров И. П. Термодинамика. — М.: Физматгиз, 1961. — 292 с.
  • Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3.
  • Булатов Н. К., Лундин А. Б. Термодинамика необратимых физико-химических процессов. — М.: Химия, 1984. — 335 с.
  • Жилин П. А. Рациональная механика сплошных сред. — 2-е изд. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 584 с. — ISBN 978-5-7422-3248-3.
  • Залевски К. Феноменологическая и статистическая термодинамика: Краткий курс лекций / Пер. с польск. под. ред. Л. А. Серафимова. — М.: Мир, 1973. — 168 с.
  • Леонтович М. А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. — М.: Наука, 1983. — 416 с.
  • Мюнстер А. Химическая термодинамика / Пер. с нем. под. ред. чл.-корр. АН СССР Я. И. Герасимова. — 2-е изд., стереотип. — М.: УРСС, 2002. — 296 с. — ISBN 5-354-00217-6.
  • Петров Н., Бранков Й. Современные проблемы термодинамики. — Пер. с болг. — М.: Мир, 1986. — 287 с.
  • Свиридов В. В., Свиридов А. В. Физическая химия. — СПб.: Лань, 2016. — 597 с. — ISBN 978-5-8114-2262-3.