Страница:БСЭ-1 Том 54. Телецкое озеро - Трихофития (1946).pdf/68

Эта страница не была вычитана


ТЕРМОДИНАМИКА

но, все исследователи, имена к-рых неразрывно связаны с развитием Т., уделяли много внимания вопросу о молекулярно-статистическом обосновании термодинамич. фактов.

Клаузиус, Больцман, Планк, Гиббс, Смолуховский, Эренфест, Эйнштейн и ряд других теоретиков, как Шредингер, Борн, Дебай, Богуславский, Бозе, Ферми, Дирак, в многочисленных исследованиях вскрыли статистич. характер второго начала Т., т. е. его обусловленность корпускулярной структурой природных объектов и, прежде всего, фактом наличия в любой системе, подчиняющейся в своём поведении требованиям Т., огромного числа корпускул, находящихся в беспрерывном, хаотическом движении.

Статистич. физика, поставившая себе задачу молекулярно-кинетич. объяснения природных явлений и, прежде всего, законов Т., тесно связана с квантовой механикой. Её обширная часть — статистич. Т. — имеет целью не только статистич. обоснование Т., но и численные расчёты термодинамич. функций.

Преследуя цель возможно более широкого применения термодинамич. метода исследования химич. явлений, американский учёный Льюис разработал новый путь использования термодинамич. положений введением новых термодинамич. параметров — активности, фугетивности — как величин, характеризующих соетояние реальных систем, и тем самым разработал оригинальный способ расчёта состояний газовых систем и растворов.

Несмотря на большой путь, проделанный Т. от момента её оформления как научной системы до современного её состояния, в ней остаётся ещё много нерешённых вопросов как в отношении построения логически обоснованных и физически очевидных основных понятий и законов, так и в отношении завершения термодинамич. идей, путей их практич. использования и установления границ применимости. Помимо этого ещё много надо разрешить неясных вопросов статистич. обоснования Т., хотя статистич. методы Гиббса, Больцмана, Бозе — Эйнштейна, Ферми — Дирака уже открыли широкие для этого возможности.

В результате развития термодинамич. науки и форм применения её в тех или других областях знания различают: 1) физическую (общую) Т., исследующую: а) твёрдые, жидкие и газообразные тела, б) электрические и магнитные явления, в) излучение; 2) техническую Т., рассматривающую вопросы теплотехники и хладотехники, и 3) химическую Т., исследующую химич. явления. Дедуктивный метод изложения Т. в наст, время доведён в известной мере до совершенства.

Вначале вводятся основные понятия, заимствованные из непосредственного опыта; затем при их помощи устанавливаются обобщения, носящие постулативный характер и играющие роль основных законов. На базе этих законов вводятся фундаментальные математич. соотношения, из к-рых с помощью общих свойств полного дифференциала функций многих переменных, дифференциальных соотношений Пфаффа, круговых интегралов и вариационного исчисления развёртывается всё содержание Т. и выводятся формулы, могущие уже непосредственно быть использованными для тех или иных расчётов.

II. Современная Т.

Основные понятия Т. В основе построения основных определений Т. лежит представление о термодинамич. системе как о теле или такой совокупности тел, в к-рой между телами обеспечена возможность теплообмена, а также возможность диффузии хотя бы одного из веществ. Система может рассматриваться как изолированная (замкнутая), если она не испытывает никаких воздействий со стороны других тел или систем; когда система заключена в;ободочку,” устраняющую теплообмен между рассматриваемой системой и окружающими её телами, то говорят, что эта оболочка адиабатная; в противном случае оболочку называют диатермической. Оболочка может не допускать изменения объёма системы;, если же это де имеет места и объём системы устанавливается в результате взаимодействия с внешними по отношению к системе телами, то говорят о наличии барической связи между системой и окружающей её средой. Если система состоит из одного химически индивидуального вещества (напр., жидкая вода со льдом), то её называют химически однородной; в противном же случае говорят о химически неоднородной системе.

Термодинамич. систему называют гомогенной, если внутри системы нет таких поверхностей раздела, к-рые отделяли бы друг от друга части системы, различающиеся либо по физич. строению, либо по химич. свойствам. Примерами такой системы могут служить: лёд, жидкая вода или воздух (в отдельности). Если же система состоит из частей, имеющих различные физич. или химич. свойства и отделённых друг от друга поверхностями раздела, то систему называют гетерогенной; примером последней является насыщенный раствор какой-либо соли, соприкасающийся с кристаллами этой соли, или лёд, плавающий в воде. Состояние системы в Т. называют термодинамич. состоянием, коль скоро оно не может быть полностью описано только механич. величинами и для его характеристики используются параметры: давление, объём, температура, плотность, концентрация.

Эти параметры, поддающиеся непосредственному измерению, обычно рассматриваются как основные. Такие параметры, как внутренняя энергия, энтропия, свободная энергия, энтальпия, изобарный потенциал и т. д., рассматриваются как функции состояния, т. е. как функции основных параметров. Таким образом, состояние системы в Т. характеризуется совокупностью значений термодинамич. параметров. Такие свойства системы, как её окраска, величина и форма поверхности (если последняя незначительна), коэффициент преломления, отражательная и поглощательная способности (если не ставится вопрос о термодинамич. изучении оптич. явлений), считаются в Т. несущественными и обычно остаются вне рассмотрения и учёта. При логическом развитии Т. обычно уделяется много внимания вопросу об определении понятий: температура и давление. Последнее в Т. рассматривается как то действие системы на внешнюю среду, к-рое можно оценить как силу, отнесённую к единице площади. Поскольку опыт обнаружил, что состояние, напр., химически однородной, гомогенной системы