Тэрмадынаміка

Тэрмадынаміка^[1] — раздзел фізікі, які вывучае найбольш агульныя ўласцівасці макраскапічным сістэм і спосабы перадачы і ператварэння энергіі ў такіх сістэмах. Тэрмадынаміку падзяляюць на агульную, тэхнічную, хімічную, тэрмадынаміку патоку і інш.

Тэрмадынаміка
Звязаная асоба	Нікала Леанар Садзі Карно, Джэймс Прэскат Джоўль і Вальтэр Герман Нернст
Прадмет вывучэння	цеплыня, тэмпература, механічная работа, энергія, thermodynamic system[d], тэрмадынамічны працэс, intensive or extensive property[d], thermodynamic state[d], ціск, энтрапія, тэрмадынамічная раўнавага, пачаткі тэрмадынамікі, тэрмадынамічныя патэнцыялы і тэрмадынамічная праца
Аб’яднанне	спіс у кваліфікатарах[d]
Медыяфайлы на Вікісховішчы

Тэрмадынаміка грунтуецца на двух зыходных палажэннях і трох пачатках (законах) тэрмадынамікі, якія атрыманы на аснове абагульнення досведу чалавецтва і доказаў не маюць.

Класічная тэрмадынаміка ўжывае фенаменалагічны метад даследавання, які не разглядае будову даследаванага рэчыва на мікраскапічным узроўні, а высвятляе сувязь паміж макраскапічнымі велічынямі (такімі як ціск, тэмпература і г.д.). Таму высновы, атрыманыя праз гэты метад, не залежаць ад іншых тэорый.

Тэрмадынаміка вывучае сістэмы складзеныя з вельмі вялікай колькасці часціц. Апісанне такіх сістэм метадамі класічнай механікі не толькі не ўяўляецца магчымым, але і фактычна пазбаўлена сэнсу. Асаблівасці тэрмадынамічнага апісання ўзнікаюць з прычыны падпарадкавання паводзін вялікіх ансамбляў часціц статыстычным заканамернасцям і не могуць быць зведзены да аналізу дэтэрмінаваных эвалюцыі дынамічных сістэм. Аднак гістарычна тэрмадынаміка развівалася без апоры на прадстаўлення статыстычнай тэорыі, і асноўныя палажэнні тэрмадынамікі могуць быць сфармуляваны на аснове абмежаванага ліку пастулатаў, якія ёсць абагульненнямі вопытных фактаў. Традыцыйна лічыцца, што можна вылучыць чатыры пачаткі тэрмадынамікі.

У тэрмадынаміцы вывучаюцца фізічныя сістэмы, складзеныя з вялікай колькасці часціц і знаходзяцца ў стане тэрмадынамічнай раўнавагі або блізкім да яго. Такія сістэмы называюцца тэрмадынамічных сістэмамі. Гэта паняцце ў агульным выпадку досыць складана вызначыць строга, таму выкарыстоўваецца апісальны вызначэнне, у якім тэрмадынамічнай сістэмай называецца макраскапічным сістэма, якая нейкім чынам (напрыклад, з дапамогай рэальнай ці ўяўнай абалонкі) выдзелена з навакольнага асяроддзя і здольная ўзаемадзейнічаць з ёй. Калі абалонка не дапускае абмен ні рэчывам, ні энергіяй паміж сістэмай і навакольным асяроддзем, то такая абалонка называецца адыябатычнай, а адпаведная сістэма — ізаляванай або замкнёнай. Сістэмы, у якіх абалонка не перашкаджае абмену рэчывам і энергіяй, называюцца адкрытымі.

Пры змене знешніх параметраў або пры перадачы энергіі ў сістэму ў ёй могуць узнікаць складаныя працэсы на макраскапічным і малекулярным узроўні, у выніку якіх сістэма пераходзіць у іншы стан. Раўнаважкая тэрмадынаміка не займаецца апісаннем гэтых пераходных працэсаў, а разглядае стан, усталёўваецца пасля рэлаксацыі нераўнаважных

Гісторыя

Людзі здольны непасрэдна адчуваць холад і цяпло, і інтуітыўнае ўяўленне аб тэмпературы і да якой ступені нагрэць цела паўстала задоўга да таго, як узніклі адпаведныя навуковыя паняцці. Развіццё навуковых ведаў пра цеплыню пачалося разам з вынаходніцтвам прылад, здольных вымяраць тэмпературу — тэрмометраў. Лічыцца, што першы тэрмометр зрабіў Галілей у канцы XVI стагоддзя.

Тэрмадынаміка ўзнікла як эмпірычная навука пра асноўныя спосабы пераўтварэння ўнутранай энергіі цел для здзяйснення механічнай працы. Першыя паравыя машыны з’явіліся ў другой палове XVIII стагоддзя і вызначылі надыход прамысловай рэвалюцыі. Навукоўцы і інжынеры сталі шукаць спосабы павялічыць іх эфектыўнасць, і ў 1824 годзе Садзі Карно ў працы «Пра рухальную сілу агню і пра машыны, здольныя развіваць гэтую сілу» вызначыў максімальны каэфіцыент карыснага дзеяння цеплавых машын. Прынята лічыць, што тэрмадынаміка як навука вядзе свой адлік ад гэтай працы, якая доўгі час заставалася невядомай сучаснікам. Аднак прысвечаная пытанням цеплаправоднасці класічная праца Фур’е «Аналітычная тэорыя цяпла» выйшла ўжо ў 1822 годзе і апярэдзіла не толькі з’яўленне нераўнаважнай тэрмадынамікі, але і працу Карно.

У 1840-я гады XIX стагоддзя Маер і Джоўль колькасна вызначылі сувязь паміж механічнай працай і цеплынёй і сфармулявалі універсальны закон захавання і ператварэння энергіі. У 1850-я гады Клаўзіус і Кельвін сістэматызавалі назапашаныя да таго часу веды і ўвялі паняцці энтрапіі і абсалютнай тэмпературы.

У канцы XIX стагоддзя фенаменалагічная тэрмадынаміка развітая ў працах Гібса, які стварыў метад тэрмадынамічных патэнцыялаў, даследаваў агульныя ўмовы тэрмадынамічнай раўнавагі, вызначыў законы раўнавагі фаз і капілярных з’яў^[2].

Аксіяматычныя асновы тэрмадынамікі ў строгай форме ўпершыню сфармуляваны ў працах Каратэадоры ў 1909 годзе^[3].

Зноскі

1. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. — М.: Высшая школа, 1995. — С. 183. — 416 с. — ISBN 5-06-003117-9
2. Мюнстер А., Химическая термодинамика, 1971, с. 12.
3. Базаров, Термодинамика, 1991, с. 11.