Войти
Для термодинамики, термодинамического состояния системы это его состояние в определенное время, которое полностью идентифицируется значениями подходящего набора параметров, известных как переменные состояния, параметры состояния или термодинамические переменные. Как только такой набор значений термодинамических переменных определен для системы, значения всех термодинамических свойств системы определяются однозначно. Обычно по умолчанию термодинамическое состояние принимается как одно из термодинамическое равновесие. Это означает, что состояние - это не просто состояние системы в определенное время, а то, что состояние остается неизменным в течение неопределенно длительного времени.
Термодинамика устанавливает идеализированный формализм, который можно резюмировать системой постулатов термодинамики. Термодинамические состояния относятся к числу фундаментальных или примитивных объектов или понятий формализма, в которых их существование формально постулируется, а не выводится или конструируется из других концепций.
A термодинамическая система - это не просто физическая система. Скорее, в общем, бесконечно много различных альтернативных физических систем составляют данную термодинамическую систему, потому что в целом физическая система имеет гораздо больше микроскопических характеристик, чем упоминается в термодинамическом описании. Термодинамическая система - это макроскопический объект, микроскопические детали которого явно не рассматриваются в его термодинамическом описании. Число переменных состояния, необходимых для определения термодинамического состояния, зависит от системы и не всегда известно заранее; его обычно находят из экспериментальных данных. Всегда число два или больше; обычно не больше нескольких десятков. Хотя количество переменных состояния фиксируется экспериментально, остается выбор, какую из них использовать для конкретного удобного описания; данная термодинамическая система может быть альтернативно идентифицирована несколькими различными вариантами набора переменных состояния. Выбор обычно делается на основе стен и окружения, которые имеют отношение к термодинамическим процессам, которые необходимо учитывать в системе. Например, если предполагается рассмотреть теплопередачу для системы, то стенка системы должна быть проницаемой для тепла, и эта стена должна соединять систему с телом в окружающей среде, которое имеет определенную неизменную во времени температуру..
Для равновесной термодинамики в термодинамическом состоянии системы ее содержимое находится во внутреннем термодинамическом равновесии с нулевым потоком всех величин, как внутренних, так и между системой и окружающей средой. Для Планка основной характеристикой термодинамического состояния системы, состоящей из единственной фазы, в отсутствие внешнего силового поля является пространственная однородность. Для неравновесной термодинамики подходящий набор идентифицирующих переменных состояния включает в себя некоторые макроскопические переменные, например ненулевой пространственный градиент температуры, которые указывают на отклонение от термодинамического равновесия. Такие неравновесные идентифицирующие переменные состояния указывают на то, что в системе или между системой и окружающей средой может происходить некоторый ненулевой поток.
Помимо термодинамических переменных, которые изначально определяют термодинамическое состояние системы, система характеризуется дополнительными величинами, называемыми функциями состояния, которые также называются переменными состояния, термодинамическими переменными, величинами состояния или функциями состояния. Они однозначно определяются термодинамическим состоянием, поскольку оно было идентифицировано исходными переменными состояния. Переход от заданного начального термодинамического состояния к заданному конечному термодинамическому состоянию термодинамической системы известен как термодинамический процесс; обычно это передача вещества или энергии между системой и окружающей средой. В любом термодинамическом процессе, какими бы ни были промежуточные условия во время прохождения, полное соответствующее изменение значения каждой переменной термодинамического состояния зависит только от начального и конечного состояний. Для идеализированного непрерывного или квазистатического процесса это означает, что бесконечно малые приращения таких переменных являются точными дифференциалами. Вместе пошаговые изменения на протяжении всего процесса, а также начальное и конечное состояния полностью определяют идеализированный процесс.
В наиболее часто цитируемом простом примере, идеальный газ, термодинамическими переменными могут быть любые три переменные из следующих четырех: количество вещества, давление, температура и объем. Таким образом, термодинамическое состояние будет охватывать трехмерное пространство состояний. Оставшаяся переменная, а также другие величины, такие как внутренняя энергия и энтропия, будут выражены как функции состояния этих трех переменных. Функции состояния удовлетворяют определенным универсальным ограничениям, выраженным в законах термодинамики, и они зависят от особенностей материалов, из которых состоит конкретная система.
Различные термодинамические диаграммы были разработаны для моделирования переходов между термодинамическими состояниями.
Физические системы, встречающиеся в природе, практически всегда динамичны и сложны, но во многих случаях макроскопические физические системы поддаются описанию на основе близости к идеальным условиям. Одно из таких идеальных условий - состояние устойчивого равновесия. Такое состояние является примитивным объектом классической или равновесной термодинамики, в которой оно называется термодинамическим состоянием. Основываясь на многих наблюдениях, термодинамика постулирует, что все системы, изолированные от внешней среды, будут развиваться, чтобы приблизиться к уникальным стабильным состояниям равновесия. Существует ряд различных типов равновесия, соответствующих различным физическим переменным, и система достигает термодинамического равновесия, когда одновременно выполняются условия всех соответствующих типов равновесия. Ниже перечислены несколько различных типов равновесия.
.
