Оглавление:
Температура
- Температура является одной из основных величин, играющих важную роль не только в термодинамике, но и в общей физике. В то время как предыдущие экспонаты уже использовали понятие температуры, это понятие еще не было точно defined. In во 2-м утверждении основного положения о термодинамическом равновесии понятие температуры не используется.
Напротив, в таком виде это положение выступает в качестве одной из исходных точек для определения температуры как особой величины, характеризующей систему в равновесном состоянии. Мы будем заниматься этим вопросом. Наличие температуры-это знакомая нам физическая величина, которую можно вывести из некоторых положений, вытекающих из опыта распределения энергии этой части системы в состоянии равновесия.
Выражение, стоящее здесь, может быть записано как функция Конечное матричное уравнение. Людмила Фирмаль
Это, прежде всего, основное положение, которое было сформулировано выше, и в термодинамическом равновесии состояние системы определяется ее внешними параметрами и величиной на 1 больше. Во-вторых, это свойства термодинамического равновесия: транзитивность, в термодинамическом равновесии единственность распределения энергии по части системы к тому, что энергия части системы растет с ее полной энергией.
Транзитивность равновесия означает: предположим, что у вас есть система, состоящая из 3 частей (1, 2 и 3), которые находятся в нескольких состояниях. Давай посмотрим. Мы подтвердили, что система состоит из частей 1 и 2, а система состоит из частей 2 и 3 соответственно, находящихся в термодинамическом равновесии раздельно. И можно утверждать, что система, состоящая из части 3 и части 1, также находится в термодинамическом равновесии.
Между каждой парой деталей каждого из этих случаев предполагается отсутствие теплоизоляционных перегородок (то есть они гарантируют теплопередачу). Опишите общие характеристики равновесного состояния системы, состоящей из частей 1 и 2.Внешние параметры, определяющие состояние частей систем 1 и 2, показаны в ₍ ₍ ₁ ₍ и BY. Здесь имеется в виду внешний параметр, характеризующий состояние той или иной части system. It зависит от всех внутренних параметров этой части системы (и ее энергии).
Для краткости запишите по 1 внешнему параметру для каждой части системы: первая часть первая, вторая часть а, и так далее on. As обычно (см.§ 4), предполагается, что энергия системы состоит аддитивно из энергии этой части. Энергия каждой части системы является внутренним параметром всей системы. Таким образом, если энергия E, E: сбалансирована, то они являются функцией внешних параметров, относящихся ко всей системе, а энергия всей системы E = E, + ₂ å, то есть₂. Е= Ф(А, А, Е), Эр-Ф(А, А, Е).
Если мы решим эти уравнения относительно E, то получим: Е (И. ЕА,.ЭИ) — Fₜ(А» А, Е) — Е. Однако по смыслу внешних параметров а и А она не может зависеть от энергии е А1, а энергия er может зависеть от Аₜ, поэтому вместо (1.31) она используется.、 (1.31） (1.32） Е= /(Я » Е), Е、-/、（ «„£）。 Если мы решим эти уравнения относительно E, то получим: E =Φ, (iÅE.), E-Φ ((ar, Er）、 (1.33） (1.34） (1.35） ФДщ, Е.) — Ф ^ Яа, Eₛ). Таким образом, для системы, состоящей из частей 1 и 2, существуют функции Φ (,,,,.) и Дяа, ₂).Они зависят только от количества, связанного с каждой частью, и в состоянии равновесия они равны друг другу.
Здесь характеристика транзитивности равновесия используется для указания на то, что каждая из этих функций определяется только той частью системы, которая учитывается. Функция f. например, она не зависит от того, включена ли Часть 1 в системы 1 и 2 или в другие системы 1 и 3.Таким образом, в обоих случаях функция Φ будет точно такой же. То же самое верно. И для функции. Для этого рассмотрим систему, состоящую из частей 1, 2 и 3.In для того чтобы система, выбранная из частей 1 и 2, находилась в сбалансированном состоянии, необходимо выполнить условие (1.35).
Аналогично, для равновесия системы, состоящей из части 2 и части 3, условие вида Из-за транзитивного характера равновесия система частей 1 и 2, а также система частей 2 и 3, имеет равновесие, с одинаковой энергией и одинаковыми внешними параметрами частей 3 и 1. Равновесное состояние системы 1 + 3, то есть равенство (1.37), должно быть результатом равновесий систем 1 + 2 и 2 + 3, то есть равенства (1.35) и (1.36).
Это означает, что вы можете вычесть a и E из 2 уравнений с 6 переменными (1.35) и (1.36) и получить уравнение в виде (1.37).Таким образом, если (1.36) решается относительно E, то функция er * = Er (a, PL выражение, E₂ (a, a, E.)}, полученная таким образом, не зависит от того, что производная этого выражения равна нулю, т.?Ф Ыф、 если град / да, то получается dVₜ / dEₜl ’ Как известно*), она равна нулю, поэтому мы знаем, что 1 из функций Φι и “ г являются другими функциями. (1.41） * ) Пример: с » М.: Наука, 1974, В. III, ч. Г-н В. П. А. курс выше меня, 8 2, пункт 18.
Отсюда скоро, равенство(1.36） Написано в Φ （АР（АР. Е)=Φ,(А» Е、）、 (1.42） Здесь нам нужна форма Ф,-/(4%) и ее (1.37). Ф, (а₅, ее) = F. ( Л/, Е.). (1.43） Поэтому каждая система имеет внешний параметр и функцию энергии, а все системы, находящиеся в сбалансированном состоянии, имеют одинаковое значение при подключении. Очевидно, что функция Phi, (a,,.), Phi, (a, ₁),…Вместо этого введите равенство (1.35), (1.42) и (1.43) функций, связывающих энергию каждой части системы, находящейся в равновесии пн(А0,£₁) — е [₁₁(a₁.:: ₁)], РП(А > > Е«) — Й[Фи,(а,.)],…,(1.44) где d-любая функция.
- Поэтому форма этих функций определяется не однозначно, а с точностью до любой функции, которая является общей для всех них. Функция внешних параметров и энергии (1.44) называется температурой систем 1, 2 и 3.Система 1, 2,…Температура составляет m / тm₂,…То есть, на это указывают настройки. Ф, («E.) — m ,, ф₁(О₁, е.)=……….(1.45） Можно сказать, что условия(1.35) и (1.42) сводятся к требованию, чтобы температура каждой части системы была равной. Ввиду вышеизложенного, температура определяется неоднозначно.
Вместо температуры m можно взять температуру m’.Где m’ = — (m), а (2-произвольная функция. Поэтому можно говорить о температуре в разных масштабах. Таким образом, данное определение температуры позволяет установить только равное значение температуры, но и приписать физический смысл тому факту, что температура высокая или низкая (на самом деле при преобразовании m ’=(m) функция (m)может быть совершенно произвольной и немонотонной до сих пор).
Температура тела повышается с увеличением энергии при неизменных внешних параметрах. Людмила Фирмаль
Для того чтобы верхние и нижние понятия температуры имели строго определенный физический смысл и, кроме того, обычно приписывались этим понятиям, определение температуры следует дополнить следующим образом. Это эквивалентно описанию того, что когда тело получает тепло с постоянными внешними параметрами, температура тела повышается.
Такое улучшение в определении температуры возможно только потому, что из опыта получены следующие характеристики равновесного состояния физической системы: В состоянии равновесия, совершенно четкое распределение энергии в каждой части системы можно. Так как общая энергия системы увеличивается(если внешние параметры постоянны), энергия этой части увеличивается. Из единственности распределения энергии уравнение типа Φ (a» E.) — Φ1 (a>, Er) дает 1 определенное значение E, которое соответствует данному Er(и данному a, a, a). 1 решение уравнения E, PD, Å.) — p. из этого видно, что функция Φ, (a,.E.) можно рассматривать как монотонную функцию E. тот же вывод относится и к функции Φ (a, E) любой системы.
(Отношения（1.35）、（1.42）、（1.43）точнее сказать, что такие функции могут быть выражены как монотонные функции E, E» Ei и др., которые равны между собой） Таким образом, от одновременного увеличения энергии каждой части системы все функции Φ»Φ, Φ> и т. может быть либо монотонно увеличивающимся, либо монотонно уменьшающимся. Eₜ,EI и так далее. Поэтому простое преобразование позволяет постоянно увеличиваться everything. As в результате всегда можно выбрать температурную функцию m =Φ (a, E) так, чтобы m увеличивалось с увеличением E. By ограничивая таким образом температурную шкалу, можно утверждать, что производная dm / dE положительна для всех объектов.
Иначе можно сказать, что дифференциал dU / dt, то есть теплоемкость тела (5-9), всегда положителен. Это означает, что при повышении температуры энергия тела увеличивается. После этого выбор температурной шкалы остается произвольным, но если перейти от 1 шкалы (t) к другой шкале (t’) по формуле t’- th (t), то допускается только монотонно возрастающая функция Шт). Определение описанной температуры согласуется с измерением с помощью термометра. Термометр может быть любое тело, которое является частью системы, которая измеряет температуру. Термометры могут обмениваться теплом с этой системой.
Внешние параметры, определяющие состояние термометра, фиксируются. Значения некоторых внутренних параметров, связанных с термометром, измеряются в равновесном состоянии всей системы, состоящей из термометра и окружающей среды, и необходимо измерить ее температуру. Этот внутренний параметр определяет его общее положение(стр. 28) является функцией энергии термометра (и внешних параметров, которые фиксируются и задача связана с калибровкой термометра).
Таким образом, каждому измерению внутренних параметров термометра соответствует его удельная энергия, а следовательно, согласно (1.45), соответствует определенная температура всей системы. Конечно, у каждого термометра своя температура scale. An примером может служить газовый термометр постоянного объема с внешним параметром-объем-фиксированный, измеряемыми внутренними параметрами являются Газовый поток. Строго говоря, принцип действия описываемого термометра применим только к тем термометрам, где не используются необратимые процессы (измерение температуры ртутью, газом, световыми термометрами, магнитно-ямочными характеристиками).
Такое устройство для измерения температуры, например термопара, измерение температуры по электрическому сопротивлению проводника, как правило, основано на более сложных методах. Необходимо сделать еще 2 замечания о пределах применимости понятия температуры, вытекающих из определения. В рассуждениях, приведших к введению понятия температуры, мы по существу использовали тот факт, что энергия системы есть сумма энергии ее частей. Поэтому о конкретной температуре части системы можно говорить только в том случае, если энергия этих частей суммируется аддитивно.
Весь вывод, который привел к введению температуры, был связан с термодинамическим равновесием. Поэтому, используя равенство (1.35), (1.42) или (1.43), температура определяется только для систем, находящихся в равновесии или их parts. In системы, близкие к равновесным, температура может использоваться только в качестве приблизительной concept. In в случае системы, которая сильно отличается от равновесного состояния, понятие температуры вообще теряет свое значение. meaning. As в качестве примера мы покажем разбавленный газ, в котором происходит разряд.
Отклонения от равновесного состояния при больших токах могут быть очень большими. Поэтому уже невозможно охарактеризовать газ при определенной температуре, но необходимо ввести специальное понятие электронной температуры, которое связано с энергией поступательного теплового движения электрона, и понятие ионной температуры, которое связано с энергией возбуждения Иона.
Смотрите также:
