Понятие термодинамики

Содержание

Введение……………………………………………………………........3

1.Понятие термодинамики………………………..…………………….4

2.История развития  термодинамики…………………………………..6

Список использованной литературы…………………………….…….8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                           Введение

         Наука зародилась очень давно, на Древнем Востоке, и затем интенсивно развивалась в Европе. В научных традициях долгое время  оставался  недостаточно  изученным  вопрос  о взаимоотношениях  целого и части.  Как стало  ясно, в середине 20 века часть может преобразовать целое радикальным и неожиданным образом.

    Из классической термодинамики известно, что изолированные термодинамические системы в соответствии со вторым началом термодинамики для необратимых процессов энтропия системы  S  возрастает до тех пор, пока не достигнет своего максимального значения в состоянии термодинамического равновесия. Возрастание энтропии сопровождается потерей информации о системе.

    Со временем открытия второго закона термодинамики встал вопрос о том, как можно согласовать возрастание со временем энтропии в замкнутых системах с процессами самоорганизации в живой и не живой природе. Долгое время казалось, что существует противоречие между выводом второго закона термодинамики и выводами эволюционной теории Дарвина, согласно которой в живой природе благодаря принципу отбора непрерывно происходит процесс самоорганизации. Противоречие между вторым началом термодинамики и примерами высокоорганизованного окружающего нас мира было разрешено с появлением более пятидесяти лет назад и последующим естественным развитием нелинейной неравновесной термодинамики. Ее еще называют термодинамикой открытых систем. Большой вклад в становление этой новой науки внесли И.Р.Пригожин, П.Гленсдорф, Г.Хакен. Бельгийский физик русского происхождения Илья Романович Пригожин за работы в этой области в 1977 году был удостоен Нобелевской премии. 

  1.Понятие термодинамики

  Термодина́мика (греч. θέρμη — «тепло», δύναμις — «сила») — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

  В термодинамике имеют дело не с  отдельными молекулами, а с макроскопическими  телами, состоящими из огромного числа  частиц. Эти тела называются термодинамическими системами. В термодинамике тепловые явления описываются макроскопическими  величинами — давление, температура, объём, …, которые не применимы к  отдельным молекулам и атомам.

  В теоретической физике наряду с феноменологической термодинамикой, изучающей феноменологию  тепловых процессов, выделяют термодинамику  статистическую, которая была создана  для механического обоснования  термодинамики и была одним из первых разделов статистической физики.

  Термодинамика основывается на трёх законах —  началах, которые сформулированы на основе экспериментальных данных и  поэтому могут быть приняты как  постулаты.

  * 1-й закон — первое начало  термодинамики. Представляет собой  формулировку обобщённого закона  сохранения энергии для термодинамических  процессов. В наиболее простой  форме его можно записать как  δQ = δA + dU, где dU есть полный дифференциал внутренней энергии системы, а δQ и δA есть элементарное количество теплоты, переданное системе, и элементарная работа, совершенная системой соответственно. Нужно учитывать, что δA и δQ нельзя считать дифференциалами в обычном смысле этого понятия, поскольку эти величины существенно зависят от типа процесса, в результате которого состояние системы изменилось.

  * 2-й закон — второе начало  термодинамики: Второй закон термодинамики  исключает возможность создания  вечного двигателя второго рода. Имеется несколько различных,  но в то же время эквивалентных  формулировок этого закона.

  1 — Постулат Клаузиуса. Процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе. Это явление называют рассеиванием или диссипацией энергии.

  Приведем  второе начало термодинамики в аксиоматической  формулировке Рудольфа Юлиуса Клаузиуса (1865): Для любой квазиравновесной термодинамической системы существует однозначная функция термодинамического состояния S = S(T,x,N), называемая энтропией, такая, что ее полный дифференциал dS = δQ / T. [1]

  2 — Постулат Кельвина. Процесс,  при котором работа переходит  в теплоту без каких-либо других  изменений в системе, является  необратимым, то есть невозможно  превратить в работу всю теплоту,  взятую от источника с однородной  температурой, не проводя других  изменений в системе.

  * 3-й закон — третье начало  термодинамики: Теорема Нернста:  Энтропия любой системы при  абсолютном нуле температуры  всегда может быть принята  равной нулю. 
 
 

  2. История развития термодинамики

  История развития термодинамики. Зарождение Т. как науки связано с именем Г. Галилея (G. Galilei), к-рый ввёл понятие температуры и сконструировал первый прибор, реагирующий на изменения темп-ры окружающей среды (1597). К. Ренальдини (С. Renaldini) предложил градуировать термометр по реперным точкам. Г. Д. Фаренгейт (G. D. Fahrenheit, 1714), Р. Реомюр (R. Reaumur, 1730} и А. Цельсий (A. Celsius, 1742) создали температурные шкалы в соответствии с этим принципом. В результате работ Г. В. Рихмана (1744) формируется понятие теплоты.

  Дж. Блэк (J. Black) ввёл понятия скрытой теплоты плавления (1757) и теплоемкости (1770), И. Вильке (J. Wilcke, 1772) ввёл определение калории как количества тепла, необходимого для нагревания 1 г воды на 1 °С. А. Лавуазье (A. Lavoisier) и П. Лаплас (P. Laplace) в 1780 сконструировали калориметр (см. Калориметрия ) и впервые экспериментально определили уд. теплоёмкости ряда веществ. В 1824 С. Карно (N. L, S. Carnot) опубликовал работу, посвящённую исследованию принципов работы тепловых двигателей. Б. Клапейрон (В. Clapeyron) ввёл графическое представление термодинамических процессов и развил метод бесконечно малых циклов (1834). Ю. Р. Майер (J. R. Мауег) сформулировал принцип взаимопревращае-мости теплового и механических движений и теоретически вычислил термомеханический эквивалент (1842), экспериментально его определил Дж. П, Джоуль (J. P. Joule, 1843). Г. Хельмгольц (G. Helmholtz) отметил универсальный характер закона сохранения энергии (1847). Впоследствии Р. Клаузиус (R. Clausius) и У. Томсон (Кельвин; W. Thomson) систематически развили теоретический  аппарат термодинамики, в основу которого положены первое начало термодинамики и второе начало термодинамики. Развитие 2-го начала привело Клаузиуса к определению энтропии (1854) и формулировке закона возрастания энтропии (1865). Статистическая интерпретация энтропии была дана Л. Больцма-ном (L. Boltzmann, 1872). Начиная с работ Дж. У. Гиббса (J. W. Gibbs, 1873), предложившего метод термодинамических потенциалов, развивается теория термодинамического равновесия. Во 2-й пол. 19 в. проводились исследования термодинамики реальных газов. Особую роль сыграли эксперименты Т. Эндрюса (Т. Andrews), который впервые обнаружил критическую точку системы жидкость-пар (1861), её существование предсказал Д. И. Менделеев (1860). К кон. 19 в. были достигнуты большие успехи в получении низких температур, в результате чего были ожижены О 2, N2 и Н 2, а затем и Не. Экспериментальные исследования в области низких температур позволили В. Нернсту (W; Nernst) сформулировать третье начало термодинамики(1906). В 1902 Гиббс опубликовал работу, в которой все основные термодинамические соотношения были получены в рамках статистической физики. Связь между кинетическими свойствами тела и его термодинамическими характеристиками была установлена Л. Онсагером (L. Onsager, 1931). В 20 в. интенсивно исследовали термодинамику твёрдых тел, а также квантовых жидкостей и жидких кристаллов, в которых имеют место многообразные фазовые переходы. Л. Д. Ландау (1935-37) развил общую теорию фазовых переходов, основанную на концепции спонтанного нарушения симметрии. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Базаров И.П.  Термодинамика. - М.: Высшая школа, 1991 г.

2. Гленсдорф П. , Пригожин И.  Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. - М.: Мир, 1973 г.

3. Карери Д.  Порядок и беспорядок в структуре материи. - М.: Мир, 1995 г.

4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/2566/ТЕРМОДИНАМИКА