§ 11. Тэрмадынамічная сістэма. Унутраная энергія. Унутраная энергія ідэальнага аднаатамнага газу
Поўную энергію фізічнай сістэмы можна выразіць як алгебраічную суму яе механічнай энергіі і ўнутраных энергій цел, якія ўтвараюць сістэму. Змяншэнне механічнай энергіі сістэмы ў шэрагу выпадкаў адбываецца пры самаадвольным пераходзе яе часткі ва ўнутраную энергію цел сістэмы. Так, напрыклад, рэжучыя інструменты прыкметна награваюцца пры завострыванні. Падчас бегу канькабежца пад канькамі растае лёд, што забяспечвае добрае слізганне. У гэтых прыкладах целы пры трэнні награваюцца, і інтэнсіўнасць цеплавога руху іх малекул узрастае, што прыводзіць да павелічэння ўнутранай энергіі цел. Як жа вызначыць унутраную энергію тэрмадынамічнай сістэмы? І што разумеюць пад тэрмадынамічнай сістэмай?
Тэрмадынамічная сістэма. У тэрмадынаміцы фізічныя целы і іх мадэлі называюць тэрмадынамічнымі сістэмамі. Для іх апісання выкарыстоўваюць параметры сістэмы, такія як ціск, аб’ём, тэмпература (макрапараметры), а не фізічныя характарыстыкі малекул (мікрапараметры). Макрапараметры можна непасрэдна вымераць з дапамогай прыбораў або выразіць праз іншыя велічыні, якія можна вымераць доследным шляхам. Мы разгледзім найбольш простыя тэрмадынамічныя сістэмы, стан якіх вызначаюць, выкарыстоўваючы толькі ціск, аб’ём і тэмпературу.
Целы, якія ўтвараюць тэрмадынамічную сістэму, могуць абменьвацца з навакольным асяроддзем энергіяй, а таксама рэчывам. Калі гэтага не адбываецца, то тэрмадынамічную сістэму называюць замкнутай або ізаляванай.
Ізаляваная тэрмадынамічная сістэма імкнецца да раўнавагі, калі ўсе яе макрапараметры не змяняюцца з цягам часу. Інакш кажучы, для кожнай ізаляванай тэрмадынамічнай сістэмы існуе стан тэрмадынамічнай раўнавагі, у які яна пераходзіць самаадвольна.
Гэтае сцвярджэнне называюць нулявым пачаткам тэрмадынамікі*.
У адным выпадку газ знаходзіцца ў герметычна закрытай цепланепранікальнай пасудзіне, а ў другім — у шкляной колбе. У якім выпадку газ як тэрмадынамічная сістэма з’яўляецца ізаляваным?
* Высновы тэрмадынамікі грунтуюцца на фундаментальных законах, якія носяць назву пачаткаў тэрмадынамікі. Гэтыя законы ўстаноўлены ў выніку абагульнення шматлікіх эксперыментальных фактаў. Абапіраючыся на іх, тэрмадынаміка дазваляе рабіць пэўныя высновы аб уласцівасцях даследаваных сістэм, якія пацвярджаюцца эксперыментальна. ↑