АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Термодинамический и статистический методы описания систем

Читайте также:
  1. A) к любой экономической системе
  2. A) прогрессивная система налогообложения.
  3. C) Систематическими
  4. CASE-технология создания информационных систем
  5. I СИСТЕМА, ИСТОЧНИКИ, ИСТОРИЧЕСКАЯ ТРАДИЦИЯ РИМСКОГО ПРАВА
  6. I. Основні риси політичної системи України
  7. I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (ТЕРМИНЫ) ЭКОЛОГИИ. ЕЕ СИСТЕМНОСТЬ
  8. I. Суспільство як соціальна система.
  9. I. Формирование системы военной психологии в России.
  10. I.2. Система римского права
  11. II. Методы непрямого остеосинтеза.
  12. II. Цель и задачи государственной политики в области развития инновационной системы

Наряду со многими происходящими в природе явлениями тепловые занимают важное место в жизни и деятельности человека (например, переход воды из жидкого агрегатного состояния в твердое при охлаждении до 00С и газообразное – пар - при нагревании до 1000С). С изменением температуры на 20 - 300С при смене времени года окружающая нас среда преображается: вместо снежного покрова, зеленеют луга и леса.

Научное представление о тепловых явлениях дает наука термодинамика, являющаяся разделом естествознания. Термодинамика изучает закономерности протекания тепловых процессов в системах, а также взаимосвязи между тепловыми и другими явлениями. Она зародилась еще в античности, когда философы древности пытались связать теплоту с механическим движением тел. Древнее изречение гласит: ignis mutat res (лат.), что означает – огонь движет вещами. Первые успехи в построении научной теории теплоты достигнуты лишь в XVII в., когда был изобретен термометр и появилась возможность количественных измерений тепловых свойств систем. Период бурного развития термодинамики приходится на XIX век в связи с изобретением и совершенствованием тепловых машин. В последние десятилетия она получила новое развитие: появилась термодинамика сильно неравновесных систем, методологическое значение которой выходит за рамки естествознания и касается социально-экономических наук. Кроме того, неравновесная термодинамика - одна из наук, в недрах которой зародилась синергетика – теория самоорганизации. Именно эти аспекты представляют для нас интерес в данном курсе.

В процессе обмена энергией и массой участвует множество тел (элементов, частиц). Макроскопическое тело, выделенное из окружающей среды при помощи перегородок или оболочек (в т. ч. мысленных, условных), состоящее из достаточно большого числа частиц и характеризующееся макроскопическими параметрами: объемом, температурой, давлением и др., - называют термодинамической системой. В зависимости от степени взаимодействия (перераспределения массы и энергии) с окружающей средой различают три вида термодинамических систем: изолированные, закрытые, открытые. Система называется изолированной, если ее масса и энергия со временем не изменяются; закрытой, если при неизменной ее массе (количестве частиц) она может обмениваться с окружающей средой энергией; открытой, если она обменивается с окружающей средой веществом, энергией. Для изучения тепловых процессов в естествознании сформировался термодинамический метод исследования. Он заключается в том, что термодинамическая система рассматривается как один целостный объект (а не как множество ее элементов, молекул), и ее состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами системы), характеризующими ее свойства. В качестве таковых обычно выбирают абсолютную температуру (температуру по шкале Кельвина – Т), давление (Р), молярный объем (объем одного моля вещества – VМ). Параметры связаны друг с другом, поэтому состояние системы можно представить в виде уравнения. Например, для идеального газа массой в один моль эту связь выражает уравнение Менделеева-Клапейрона:

PVМ = RT, (5.1)

где R = 8,314 Дж/моль * К – универсальная газовая постоянная.

Термодинамика подразделяется на: равновесную и неравновесную. Равновесная термодинамика изучает процессы в системах, находящихся в равновесном состоянии,а такжепроцессы,протекающие при нарушении и восстановлении равновесия (например, такие явления, как теплопроводность или диффузия). Равновесное состояние системы – состояние, в котором ее параметры при неизменных внешних условиях остаются постоянными сколь угодно долго. Неравновесная термодинамика описывает явления в закрытых и открытых системах.

Термодинамический метод устанавливает связи между макроскопическими свойствами тел, рассматривая эти свойства как бы снаружи, не вникая в структуру вещества. Он изучает общие закономерности передачи и превращения энергии. Основу термодинамики составляют два фундаментальных закона: первое и второе начала термодинамики, которые являются итогом обобщения практического опыта человечества, поэтому он успешно применяется во всех отраслях естествознания (химии, биологии и др.). Однако, с другой стороны, термодинамический метод ограничен, так как не дает информации о механизме явлений.

Поведение громадного числа молекул, составляющих макротела, изучается также статистическим методом, который основан на том, что свойства макротел определяются свойствами молекул, особенностями их движения (скоростью, энергией, импульсом и т.д.) и взаимодействия. Например, температура может быть выражена через среднее значение кинетической энергии движения молекул. Статистический метод дает представление о механизме тепловых процессов, рассматривая их как бы изнутри макротел, он существенно дополняет термодинамический метод. Основные законы термодинамики также имеют статистический смысл. Поэтому оба метода составляют основу термодинамики.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.)