<<< На главную <<<

Экскурс в историю

От тепловых двигателей до космологии

Основные понятия

Свой труд «Исследование о природе и причинах богатства народов» Адам Смит опубликовал в 1776 г., через семь лет после того, как Джеймс Уатт (1736-1819) получил патент на предложенный им вариант парового двигателя. И Смит, и Уатт работали в университете Глазго. Единственная польза от угля, о котором упоминается в эпохальном труде Смита, - то, что уголь служит источником тепла для рабочих. [1].

Машины в XVIII в. Приводились в движение ветром, водой и мышечной силой животных. Почти две тысячи лет прошло с тех пор, как Герон Александрийский заставил сферический сосуд вращаться вокруг оси под действием силы пара, но каким образом огонь порождает движение и заставляет двигаться части машин, оставалось загадкой. Поэтому Адам Смит (1723 – 1790) не видя в угле скрытый источник богатства народов.

И вот паровой двигатель открыл новые возможности. Изобретение парового двигателя, позволившее превратить теплоту в механическое движение, не только ознаменовало наступление индустриальной революции, но и породило новую науку – термодинамику. В отличие от такой науки, как ньютоновская механика, возникшей из теории движения небесных тел, термодинамика родилась из более практического, земного, интереса: ведь так хотелось узнать, как из теплоты возникает движение.

Каждая система обладает энергией и энтропией. Когда вещество переходит из одного состояния в другое, полная энергия остается неизменной, т.е. сохраняется, а полная энтропия может только возрастать или в идеализированных случаях оставаться неизменной. Несмотря на кажущуюся простоту, эти два утверждения влекут за собой далеко идущие последствия.

Термодинамические системы

Термодинамическое описание происходящих в природе процессов обычно начинается с разделения мира на «систему» и «внешнюю, или окружающую, среду», которая включает в себя весь остальной мир. Разумеется, такое разделение становится невозможным, если в качестве термодинамической системы рассматривается Вселенная. Определение термодинамической системы часто зависит от существования «границ», отделяющих рассматриваемую систему от остального мира. Чтобы понять термодинамическое поведение физических систем, важно учесть природу взаимодействия между системой и окружающей средой. Поэтому термодинамические системы по характеру взаимодействия с окружающей средой также делятся на три типа: изолированные, закрытые и открытые системы.

- Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни веществом.
- Закрытые системы обмениваются с внешней средой энергией, но не обмениваются веществом.
- Открытые системы обмениваются с внешней средой и энергией, и веществом.

В термодинамике состояние систем принято описывать в терминах макроскопических переменных состояния, таких, как объем V, давление p, температура Т, число молей химических компонентов Nk.
Эти переменные самоочевидны. Два начала термодинамики основаны на понятиях энергии U и энтропии S.
Как мы увидим в дальнейшем, энергия и энтропия являются функциями переменных состояния. Так как в термодинамике фундаментальные величины являются функциями многих переменных, термодинамика активно использует те главы математического анализа, которые посвящены многим переменным.




















Яндекс.Метрика Украина онлайн Рейтинг@Mail.ru КАТАЛОГ ПРЕДПРИЯТИЙ - UKRSTROY.NET