Начала термодинамики

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Статья является частью серии «Термодинамика».
Начала термодинамики
Разделы термодинамики
См. также «Физический портал»

Начала термодинамики — совокупность лежащих в основе термодинамики независимых друг от друга постулатов, имеющих эмпирическое происхождение и до сих пор не опровергнутых практикой и научными экспериментами[1]. Начала термодинамики развивают взятые из опытных фактов понятия с целью создания формального аппарата теории, однако с логической точки зрения приводимый ниже традиционный перечень законов термодинамики не представляет собой полноценной системы аксиом[2][3]. Кроме того, термодинамика использует также и опытные факты, не содержащиеся в её основных законах.

Законы термодинамики не базируются на рассмотрении упрощённых моделей объектов и явлений, то есть носят универсальный характер и выполняются независимо от конкретной природы образующих макроскопическую систему тел[4][5]. Обоснование законов термодинамики и их связь с законами движения микрочастиц, из которых построены макроскопические тела, даёт статистическая физика[5]. Она же позволяет выяснить границы применимости законов термодинамики.

Перечень начал термодинамики

  • «Минус первое» начало термодинамики представляет собой положение о существовании термодинамического равновесия[6]. В отечественной литературе этот постулат часто называют общим началом термодинамики[7][8]. «Минус первое» начало используют в аксиоматических системах построения термодинамики, основанных на представлениях о контактных равновесиях[9][10][11] и законе сохранения обобщённых координат[12][13]. В рациональной термодинамике использован подход, при котором не возникает необходимости в различении равновесных и неравновесных процессов[14] и аксиоматизации понятия термодинамического равновесия.
  • Нулевое начало термодинамики позволяет на основе представления о контактном термическом равновесии ввести[15][16] некоторую функцию состояния системы, обладающую свойствами эмпирической температуры, то есть создавать приборы для измерения температуры. Равенство эмпирических температур, измеренных с помощью такого прибора — термометра, есть условие термического равновесия систем (или частей одной и той же системы).
  • Первое начало термодинамики распространяет закон сохранения энергии на термические системы и процессы, связанные с передачей энергии в форме теплоты[17].
  • Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания (неубывания) энтропии[18].
  • Третье начало термодинамики говорит о недостижимости абсолютного нуля температуры посредством конечного числа термодинамических процессов, а также описывает поведение энтропии вблизи абсолютного нуля температур: энтропия стремится к постоянному значению, а все производные энтропии по термодинамическим переменным стремятся к нулю[19].

П. Т. Ландсберг дополнил приведённый выше перечень четвёртым законом термодинамики, согласно которому в каждый момент времени для описания состояния однородных открытых равновесных и неравновесных систем используют тот же набор переменных, что и для однородных закрытых равновесных систем, дополненный переменными, характеризующими химический состав системы[20][21].

См. также

Примечания

  1. ↑ Рудой Ю. Г. Термодинамика // Большая российская энциклопедия, 2016, том 32. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано 6 сентября 2018 года.
  2. ↑ Münster A., Classical Thermodynamics, 1970, p. 5.
  3. ↑ Мюнстер А., Химическая термодинамика, 2002, с. 13.
  4. ↑ Лебедев В. В., Халатников И. М. Термодинамика // Физическая энциклопедия, 1998, том 5. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано 6 сентября 2018 года.
  5. ↑ 1 2 Элиашберг Г. М. Термодинамика // Большая советская энциклопедия (3-е изд.), 1976, том 25. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано из оригинала 6 сентября 2018 года.
  6. ↑ Brown H. R., Uffink J. The origins of time-asymmetry in thermodynamics: The minus first law (англ.) // Studies In History and Philosophy of Science Part B: Studies In History and Philosophy of Modern Physics. — Elsevier, 2001. — Vol. 32, no. 4. — P. 525—538. — doi:10.1016/S1355-2198(01)00021-1. Архивировано 18 января 2014 года.
  7. ↑ Базаров И. П., Термодинамика, 1961, с. 16.
  8. ↑ Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 17.
  9. ↑ Tisza L., Generalized Thermodynamics, 1966.
  10. ↑ Петров Н., Бранков Й., Современные проблемы термодинамики, 1986, с. 63—76.
  11. ↑ Мюнстер А., Химическая термодинамика, 2002, с. 68—69.
  12. ↑ Свиридов В. В., Свиридов А. В., Физическая химия, 2016, с. 106—107.
  13. ↑ Булатов Н. К., Лундин А. Б., Термодинамика необратимых физико-химических процессов, 1984, с. 14.
  14. ↑ Жилин П. А., Рациональная механика сплошных сред, 2012, с. 47: «Известно значение, которое придается в литературе понятиям равновесных и неравновесных процессов. Следует обратить внимание на то, что использование этих представлений связано не с природой вещей, а исключительно с принятым способом рассуждения и введения основных понятий».
  15. ↑ Залевски К., Феноменологическая и статистическая термодинамика, 1973, с. 11—12.
  16. ↑ Леонтович М. А. Введение в термодинамику, 1983, с. 29—32.
  17. ↑ Кузнецов Н. М. Первое начало термодинамики // Большая российская энциклопедия, 2014, том 25. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано 6 сентября 2018 года.
  18. ↑ Зисман Г. А., Халатников И. М. Второе начало термодинамики // Большая советская энциклопедия (3-е изд.), 1971, том 5. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано из оригинала 6 сентября 2018 года.
  19. ↑ Рудой Ю. Г. Третье начало термодинамики // Большая российская энциклопедия, 2016, том 32. Дата обращения: 6 сентября 2018. Архивировано 6 сентября 2018 года.
  20. ↑ Landsberg P. T., Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations, 1961, p. 142.
  21. ↑ Landsberg P. T., Thermodynamics and Statistical Mechanics, 1978, p. 79.

Литература

  • Landsberg P. T. Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations. — New York — London: Interscience Publishers, 1961. — X + 499 p. — (Monographs in Statistical Physics and Thermodynamics. Vol. 2).
  • Landsberg P. T. Thermodynamics and Statistical Mechanics. — Oxford: Oxford University Press, 1978. — XIII + 461 p.
  • Münster A. Classical Thermodynamics. — London e. a.: Wiley-Interscience, 1970. — xiv + 387 p. — ISBN 0 471 62430 6.
  • Tisza Laszlo. Generalized Thermodynamics. — Cambridge (Massachusetts) — London (England): The M.I.T. Press, 1966. — xi + 384 p.
  • Базаров И. П. Термодинамика. — М.: Физматгиз, 1961. — 292 с.
  • Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3.
  • Булатов Н. К., Лундин А. Б. Термодинамика необратимых физико-химических процессов. — М.: Химия, 1984. — 335 с.
  • Жилин П. А. Рациональная механика сплошных сред. — 2-е изд. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 584 с. — ISBN 978-5-7422-3248-3.
  • Залевски К. Феноменологическая и статистическая термодинамика: Краткий курс лекций / Пер. с польск. под. ред. Л. А. Серафимова. — М.: Мир, 1973. — 168 с.
  • Леонтович М. А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. — М.: Наука, 1983. — 416 с.
  • Мюнстер А. Химическая термодинамика / Пер. с нем. под. ред. чл.-корр. АН СССР Я. И. Герасимова. — 2-е изд., стереотип. — М.: УРСС, 2002. — 296 с. — ISBN 5-354-00217-6.
  • Петров Н., Бранков Й. Современные проблемы термодинамики. — Пер. с болг. — М.: Мир, 1986. — 287 с.
  • Свиридов В. В., Свиридов А. В. Физическая химия. — СПб.: Лань, 2016. — 597 с. — ISBN 978-5-8114-2262-3.