Термодинамика

Термодинамика занимается изучением энергии и родственных понятий, превращениями энергии из одной формы в другие, исследованием эффективности использования энергии и выяснением того, до какой степени можно использовать энергию с целью получения полезной работы.

Слово термодинамика происходит от греческих слов термос (тепло) и динамос (сила, мощь).

Классическая термодинамика занимается исследованием энергии и работы в макроскопических системах. Это означает, что она рассматривает общие свойства всей системы, такие, как давление, объем и температура. Она не рассматривает движения индивидуальных частиц, действующих на них сил и взаимодействий частиц друг с другом.

Изучение энергетических закономерностей и статистического поведения больших групп частиц является предметом статистической термодинамики. Эта область термодинамики применяет законы статистики к микроскопическим частицам, из которых состоят макроскопические системы. В ней широко используются математические методы квантовой теории.

Химическая термодинамика изучает превращения энергии при химических реакциях и способность химических систем выполнять полезную работу. Химическая термодинамика является важной частью химии. Она может использоваться, например,

для предсказания того, возможно ли в принципе протекание химической реакции в результате смешивания двух различных веществ;

для вычисления количества энергии, которое теоретически необходимо для проведения реакции либо, наоборот, должно выделиться при ее самопроизвольном протекании;

для предсказания того, до какой степени продвинется реакция, прежде чем она достигнет состояния равновесия.

Системы и их окружение

Понятие система означает ту часть материального мира, которая является предметом нашего наблюдения или исследования. Таким исследованием может быть проведение эксперимента либо выполнение каких-либо вычислений. Системой может быть, например, химический стакан, содержащий определенное количество воды, либо теплообменник, используемый на химическом предприятии.

Остальная часть материального мира-за пределами условно выделенной из него системы называется окружением. Окружение включает все остальные объекты, которые могут влиять на исследуемую систему.

Изолированная система считается полностью отделенной от своего окружения. Между изолированной системой и ее окружением не должно происходить никакого обмена ни веществом, ни энергией. Конечно, изолированная система-это только идеализация, ее невозможно в точности реализовать на практике. Тем не менее, несмотря на невозможность практического воплощения, понятие изолированной системы имеет важное значение, так как оно позволяет вычислять максимальные теоретические разности энергии между системой и ее окружением.

Оглавление: