Системой называется отдельное тело или группа тел, отделяемая реаль­ными или воображаемыми границами от окружающей среды

Если объектом изучения врача является человек, то для термодинамики чело­век – это тоже система.

По характеру обмена энергией и веществом с окружающей средой сис­темы делятся на три типа.

Системы

Изолированные Закрытые Открытые

		Е		Е
				Е

m

m

 

Физические величины, характеризующие состояние системы, называ­ются па­раметрами (t, V, P, v, mи т.д.). Изменение параметра называют процессом. При этом система перехо­дит из одного (начального) состояния в другое - ко­нечное. Изменение параметра обозначается буквой Δ (дельта):ΔТ = Ткон. – Тнач. Параметры делятся на основные (их можно измерить) и функции состоя­ния (внутренняя энергия U, энтальпия H, энтропия S, энергия Гиббса G). Осо­бен­ность функций состояния в том, что их изменение не зависит от пути про­цесса.

При взаимодействии некоторых веществ происходит выделение теплоты. Значит, эти вещества еще до реакции в скрытой форме обладали определенной энергией. Этот запас энергии системы называется внутренней энергией (U). Любая система состоит из частиц: молекул, атомов, ионов, протонов, элек­тро­нов и т.д., находящихся в постоянном движении и взаимодействии.

U

Внутренняя энергия системы равна сумме кинетической энергии движе­ния и потенци­альной энергии взаимодействия всех частиц, из кото­рых состоит система.

U = Σ Екин. + Σ Епотенц.

Она не учитывает кинетическую энергию движения всей системы и по­тенци­альную энергию положения. Например, внутренняя энергия груза в стоя­щем и движущемся автомобиле одинакова. Величину внутренней энергии ни рассчи­тать, ни измерить невозможно, но можно экспериментально определить её из­менение: ΔU = U₂ – U₁ .

Н

Если система находится при постоянном давлении (в изобарных ус­ловиях), то запас энергии такой системы характеризуется ве­ли­чиной эн­тальпии (Н)

P = const

 

(“эн” – в, ”тальпио” – тепло: тепло в системе). Энтальпия отличается от внутренней энергии на величину pV: H = U + pV. Энтальпия в химии имеет бо­лее важное значение, чем внутренняя энергия, поскольку химические и биохи­мические реакции протекают при постоянном давлении и передача теп­лоты химических реакций происходит в изобарных условиях.

Передача энергии от системы к окружающей среде и наоборот может проис­ходить в виде теплоты (Q) или работы (А).

Теплота – это неупорядоченная форма передачи энергии в результате удара молекул о границу раздела. Меру переданной энергии называют ко­личеством теплоты (Q)

Работа – это упорядоченная, направленная форма передачи энергии. Вели­чина работы (А) есть количественная характеристика переданной энергии.

Например, воду в стакане можно подогреть, поставив стакан на горя­чую плитку, а можно подогреть его до той же температуры быстрым вра­щением мешалки с лопастями за счёт трения. В первом случае энергия пе­редается сис­теме немеханическим путем в виде теплоты, а во втором – в виде работы. Следовательно, теплота и работа эквивалентны.