МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Лекция 1.

Температура. Это величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макросистемы. Если при уста­новлении теплового контакта между телами одно из тел переда­ет энергию другому посредством теплопередачи, то считают, что первое тело имеет большую температуру, чем второе.

Любой метод измерения температуры требует установления температурной шкалы. Для этого используют некоторые осо­бые точки. По международному соглашению температурную шкалу строят по одной реперной точке, так называемой трой­ной точке воды (Ттр). В термодинамической шкале темпера­тур (шкале Кельвина) принимается по определению, что

При таком значении Ттр интервал между точками плавления льда и кипения воды практически равен 100 кельвин, и темпе­ратуры этих точек равны приближенно 273,15 и 373,15 К. На­помним, 1 К = 1°С. Температура t по шкале Цельсия связана с температурой по шкале Кельвина равенством

Температуру Т = 0 называют абсолютным нулем, ему соот­ветствует t = -273,15 °С.

Состояние системы. Состояние макросистемы характеризу­ют величинами, которые называют термодинамическими пара­метрами (давление р, объем V, температура Т и др.). Если эти параметры имеют определенные и постоянные значения для любой части макросистемы, то ее состояние называют равновес­ным. Будучи выведена из состояния равновесия (система стано­вится неравновесной), система в дальнейшем возвращается в равновесное состояние. Это происходит за время, равное по по­рядку величины времени релаксации (т). Так называют время, за которое первоначальное отклонение какого-либо параметра состояния уменьшается в е раз. Для каждого параметра состоя­ния время т имеет свое значение. Решающую роль играет то т, которое является наибольшим. Его и считают за время релак­сации системы.

Таким образом, состояние системы является равновесным, если все параметры ее имеют определенные и постоянные зна­чения при неизменных внешних условиях.

Равновесное состояние можно представить точкой в про­странстве, по координатным осям которого откладываются зна­чения параметров состояния. Если независимыми являются всего две переменные (например, р и V), то равновесное состоя­ние изображают точкой на диаграмме р, V.

Процесс. Любой процесс, т.е. переход системы из одного со­стояния в другое (происходящий, например, благодаря внешне­му воздействию) проходит, вообще говоря, через последовате­льность неравновесных состояний. Но
если такое воздействие осуществляется
достаточно медленно, то можно ска­зать, что процесс проходит через по­следовательность равновесных состоя­ний. Такой процесс называют равно­весным или квазистатическим. Он
может быть изображен, например, на
диаграмме р, V соответствующей кривой .

Направление процесса показывают стрелкой.

Неравновесные процессы мы будем условно изображать пун­ктирными кривыми.

Равновесный процесс может быть проведен в обратном на­правлении через ту же совокупность равновесных состояний, т. е. по той же кривой 1→2, но в обратном на-правлении 2→1. По этой причине равновесные процессы на­зывают обратимыми.