Страница:БСЭ-1 Том 54. Телецкое озеро - Трихофития (1946).pdf/70

Эта страница не была вычитана

теплоёмкостью системы. В Т. количество теплоты считается положительным, если оно передано изучаемой системе. Весьма характерен факт < произвольности как в случае работы, так и в случае теплоты приписывания того или иного знака количествам теплоты и работы, что безусловно обязано существенной общности этих двух понятий.

Наряду с таким пониманием теплоты, оправдываемым всем содержанием Т., статистич. физикой и детальным разбором физической её природы, исторически сложилось представление о теплоте как особой форйе энергии.

Подобное толкование, помимо того, что оно идёт вразрез с представлениями о свойствах энергии вообще, противоречит установленной в Т. эквивалентности теплоты и работы, коль скоро работа не рассматривается как особая форма энергии.

Термодинамический процесс. Всякое изменение в термодинамич. системе, связанное с изменением термодинамич. параметров, называют термодинамич. процессом. В природе подобные изменения протекают во времени, и под скоростью процесса подразумевается отношение численного изменения термодинамич. параметра к соответствующему отрезку времени. Наблюдаемые на практике процессы обычно протекают с конечной скоростью; весьма часто можно установить, экспериментально и теоретически, на основе молекулярно статистич. представлений, тот факт, что в системе, выполняющей реальный процесс, нек-рые термодинамич. параметры лишаются однозначности и даже своего смысла. Напр., при вытекании газа из какого-либо сосуда чэрез узкое отверстие в другой сосуд такие параметры, как давление и температура, в разных точках внутри газа имеют разное значение. Номере уменьшения скорости процесса термодинамич. параметры приобретают однозначность, и, когда процесс протекает бесконечно  — медленно, т. е. когда система достигает равновесного состояния, во всех её точках давление, температуры и др. параметры делаются однообразными. Бесконечная медленность процесса в сущности означает отсутствие реального процесса, и система пребывает сколь угодно долго в одном и том же состоянии. Такое состояние выше обозначалось как равновесное состояние. Таким образом, многие термодинамич. параметры в сущности имеют экспериментальный смысл лишь для равновесных состояний. В связи со указанным в Т. возникло представление о так наз. квазистатическом процессе как непрерывной последовательности равновесных состояний. Многие исследователи отождествляют этот последний с равновесным процессом (см. далее), но ближайшее рассмотрение некоторых примеров приводит к необходимости различать эти два понятия (Путилов). По мере уменьшения скорости процесса работа, выполняемая системой в каждом процессе, возрастает, и она делается наибольшей в данных условиях, если процесс протекает с бесконечно-малой скоростью. Таким образом создалось понятие о равновесном процессе как о такой непрерывной последовательности равновесных состояний, что система, пройдя ее, выполнит наибольшую работу, к-рую она способна произвести, проходя данный непрерывный ряд состояний. В каче 136

стве иллюстрации различия квазистатического и равновесного процессов могут служить примеры расширения газа. Для случая квазистатического расширения газа последний можно представить себе находящимся в цилиндре под невесомым поршнем, могущим двигаться без трения о стенки цилиндра.

Пусть над поршнем полный вакуум; поршень удерживается шпильками, вставленными в стенки цилиндра. Если выдергивать последовательно по высоте цилиндра шпильки, то можно заставить газ расшириться на конечное изменение объёма в конечный отрезок времени. Если же число шпилек по высоте цилиндра сделать бесконечно-большим, то можно без скачкообразных изменений, т. е. непрерывно, с бесконечно-малой скоростью изменить объём газа и таким образом расширить его путём непрерывного изменения его состояния, без того чтобы газ выполнил какую-либо работу. В качестве примера равновесного процесса можно указать расширение газа, находящегося под поршнем, если на последний действует сила, уравновешивающая действие газа на поршень. Заставляя внешнюю силу непрерывно уменьшаться в течение бесконечно-большого промежутка времени, можно расширить газ до  — большего объёма. Простые рассуждения показывают, что при равновесном расширении газа работа, им выполненная, будет больше, чем в случае расширения газа с конечной скоростью.

Тот факт, что при равновесном процессе должна выполняться системой большая работа, чем при неравновесном процессе, имеет своей причиной молекулярную природу вещества и конечность скорости распространения какого бы то ни было в нём возмущения.

В связи со всем сказанным следует иметь в виду, что в природе протекают самопроизвольные неравновесные процессы, переводящие систему в состояние равновесия. Неопределённость значений термодинамич. параметров в системе, выполняющей неравновесный процесс, весьма затрудняет его исследование и не позволяет производить те или иные расчёты. Поэтому возникает естественная необходимость отыскания для изучения поведения термодинамич. систем таких параметров системы, изменение к-рых не зависело бы от процесса, к-рым она переводится из начального в конечное состояние. При наличии таких параметров системы их изменение может быть теоретически рассчитано путём использования идеального образа, каким является равновесный процесс. Следовательно, равновесный процесс, являясь по существу своему нереализуемым на практике, позволяет осуществлять теоретич. расчёты, поскольку для него все термодинамич. параметры имеют экспериментальный смысл. Коль скоро необходимые расчёты изменения состояния системы выполнены, — этот идеальный образ делается ненужным. Найденные таким путём изменения параметров системы позволяют судить о свойствах того или иного реального процесса, каким может быть осуществлено такое же изменение состояния системы. Особенностью равновесного процесса является то его свойство, что система, его выполняющая, имеет, если она не заключена в адиабатную оболочку, ту же температуру, что и тела, непосредственно к ней прилегающие;