САНКТ ПЕТЕРБУРГ 1999

ГЛАВА 1  Термодинамическое описание равновесных изолированных (закрытых) макросистем

ОСНОВНАЯ ТЕМА

 Получим уравнение, которое объединяет первый и второй закон термодинамики. Используя (10), получаем: TdS>dQ. Подставив dQ в уравнение dU=dQ-dA, получаем:

Согласно второму закону термодинамики в закрытой системе самопроизвольно могут проходить только такие процессы, при которых энтропия системы возрастает. Экспериментально показано, что энтропия достигает максимального значения, когда система приходит в термодинамическое равновесие.

 Поэтому условием равновесия закрытой системы является максимум энтропии системы:

Важным является то, что энтропия остается постоянной или уменьшается при любых малых отклонениях системы от состояния равновесия. Естественным процессом является стремление изолированной системы к состоянию равновесия. При этом в процессе стремления к равновесию энтропия изолированной системы возрастает.

Условию равновесия с учетом (11) и (12) можно придать форму:

Введем новую физическую величину, которая показывает ту часть внутренней энергии, которая может быть "высвобождена" в работе совершаемой системой согласно второму закону термодинамики. Для этого в формуле (13) фиксируем T=const и преобразуем:

 Обозначим : F=U-TS. Величина F получила название СВОБОДНОЙ энергией системы. Имеем условие равновесия:

 Отсюда следует ряд важных закономерностей:

А) В изотермических процессах работа системы равна убыли свободной энергии системы.

Б) При любых малых отклонениях необратимых систем из положения равновесия свободная энергия системы возрастает

Из cоотношений приведенных выше (12-15) следует, что внутренняя энергия системы может изменяться за счет обмена теплом и работой. Но энергия системы может изменяться при изменении числа частиц (N) в ней. Это связано с тем, что каждая уходящая из системы частица уносит определенное количество энергии. Отсюда уравнение (10) имеет вид:

 здесь: dA=PdV – работа, которую совершает система против внешнего давления, параметр j называется химическим потенциалом. Химический потенциал количественно описывает изменение внутренней энергии тела при изменении числа чаcтиц в условиях постоянства энтропии и объема тела.

ГЛАВА 1 
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7

ГЛАВА 2
2.1
2.2
2.3