Системы и их классификация

Для термодинамического исследования выделяют тело или совокупность тел, находящихся в энергетическом взаимодей­ствии между собой и отделенных физически или мысленно от окружающих их тел. Выделенное таким образом отдельное тело или совокупность тел носят название термодинамического тела, термодинамической системы или просто системы.

Тела, окружающие термодинамическую систему, называют внешней или окружающей средой,. Термодинамическая система, взаимодействуя с окружающей средой, обменивается с нею в об­щем случае энергией (в форме теплоты или работы) и веществом.

Система, которая не имеет взаимодействий с окружающей средой, называется изолированной:

Если между системой и внешней средой не происходит тепло­обмена, то система называется адиабатно-изолированной. Если система обменивается энергией с внешней средой только в форме теплоты, то она является изолированной в отношении механи­ческого взаимодействия.

Система, которая не обменивается веществом с окружающей средой, называется закрытой.

Система, в которой осуществляется обмен веществом с окру­жающей средой, называется открытой.

При термодинамических исследованиях в качестве термо­динамического тела обычно принимают идеальный газ, т. е. абстракт­ный газ, в котором отсутствует взаимное притяжение между молекулами и объемы молекул пренебрежимо малы по сравнению с объемом, занимаемым газом. В этом случае термодинамические соотношения более просты и удобны для проведения анализа. Газ, в котором молекулы имеют конечные объемы и связаны между собой силами межмолекулярного взаимодействия, называется реальным газом. В термодинамические соотношения, для которых в качестве термодинамического тела принимают реальный газ, необходимо вводить соответствующие поправки.

Термодинамическое тело, посредством которого в тепловых двигателях осуществляется преобразование теплоты в работу или работы в теплоту, принято называть рабочим телом.

Различают системы гомогенные и гетерогенные.

Гомогенной системой называется такая физическая система, внутри которой нет поверхностей раздела. Все физические свой­ства гомогенной системы одинаковы во всех ее частях (однородная система) или непрерывно изменяются от точки к точке (система неоднородная). О таких системах говорят, что они однофазные. Примером гомогенных систем являются газы, смеси газов, вода, жидкие и твердые растворы.

Гетерогенной системой называется неоднородная система, состоящая из двух или нескольких частей, различных по физи­ческим свойствам или по химическому составу и разграниченных поверхностями раздела, например лед и вода, жидкость и ее пар, две несмешивающиеся жидкости (например, масло и вода).

Под фазой понимается гомогенная часть гетерогенной системы, имеющая одинаковый состав, физические и химические свойства, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую происходит скачкообразное изменение ее физиче­ских свойств.

Компонентом термодинамической системы называется каждое из индивидуальных веществ, образующих данную систему.

Числом независимых компонентов называется наименьшее число компонентов, которое необходимо и достаточно для образования всех возможных фаз данной системы, находящейся в равновесном состоянии. Системы, состоящие только из жидких или твердых веществ, называются конденсированными.

Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов. В растворе компоненты находятся в молекулярно-дисперсном состоянии. Растворы могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Газообразные растворы называют газовыми смесями. Один из компонентов, содержащийся в растворе в большем количестве, называется растворителем, остальные компоненты — растворенными веществами. Состав рас­твора характеризуется его концентрацией.

Концентрацией называется относительное содержание дан­ного компонента в растворе (смеси).