Термодинамика: определение термодинамики как науки, объекты изучения

Физика состоит из десятков разделов и подразделов. Каждый посвящён исследованию процессов, законов, явлений, соответствующих определённым критериям. Сегодня рассмотрим, что изучает термодинамика в физике, её основные разделы, понятия, законы.

Теория

Слово «термодинамика» состоит из пары греческих слов, которые в переводе звучат как «тепло» и «сила». Она представлена теорией протекающих в окружающей среде и закрытых системах тепловых явлений на макроуровне – без учёта атомно-молекулярной структуры наблюдаемых тел. 

Термодинамика — это наука, изучающая параметры макроскопических систем, методы превращения и обмена энергией в них. Занимается явлениями и процессами, для описания которых не обойтись без понятия «температура».

Рассматриваемый раздел физики не годится для описания систем на уровне отдельных молекул.

Протекающие в структуре процессы называются термодинамическими. Их составляющие (тела) обладают потенциалом – внутренней энергией, которая определяется как сумма:

•  Потенциальной энергии, которой описывается взаимодействие частиц.


•  Кинетической – гарантирует их тепловое перемещение.

На величину первой влияет расстояние между частицами или объём, занимаемый телом, вторая взаимосвязана с температурой T.

Термодинамической системой называется совокупность объектов, которые взаимодействуют друг с другом внутри системы и с внешней средой.

Основные понятия

Физики адаптировали под термодинамику закон сохранения энергии: какие бы процессы не протекали в замкнутой системе, её внутренний потенциал не меняется. Для простоты понимания протекающих в замкнутых структурах процессов вводят понятие идеального газа. Его молекулы обладают нулевой потенциальной энергией, а внутренняя – равняется сумме кинетических каждой из его молекул.

Здесь актуальны слова немецкого врача Юлиуса фон Майера, что человек замечает исчезновение движения тела, но не видит порождаемые им движения.

Изменяется внутренний потенциал идеального газа, как любой замкнутой системы, путём совершения механической работы либо теплового обмена. Первая называется макроскопическим энергообменом, второе явление – микроскопическим.

При взаимодействии тел в неизолированной системе величина изменения внутренней энергии равняется сумме полученной или отданной теплоты и проделанной внешними силами относительно её работы. Иногда рассматривают работу, совершаемую термодинамической системой относительно внешней среды, а не наоборот.

Изобретатели на протяжении тысячелетий трудятся над разработкой «перпетум мобиле». Исходя из закона сохранения энергии, создать вечный двигатель – машину, которая бы работала без подвода внешней и расхода внутренней энергии, невозможно.

Термодинамика – это, простыми словами, наука, формулирующая закономерности макроскопических структур, описывающихся посредством температуры, давления, изменения концентрации веществ.