stringtranslate.com

Термодинамика

Термодинамика — раздел физики , который занимается теплотой , работой и температурой , а также их связью с энергией , энтропией и физическими свойствами материи и излучения . Поведение этих величин регулируется четырьмя законами термодинамики , которые дают количественное описание с использованием измеримых макроскопических физических величин , но могут быть объяснены в терминах микроскопических составляющих с помощью статистической механики . Термодинамика применима к широкому кругу вопросов науки и техники , особенно к физической химии , биохимии , химической технологии и машиностроению , а также к другим сложным областям, таким как метеорология .

Исторически термодинамика возникла из-за желания повысить эффективность первых паровых двигателей , особенно благодаря работам французского физика Сади Карно (1824 г.), который считал, что эффективность двигателя была ключом, который мог помочь Франции выиграть наполеоновские войны . [1] Шотландско-ирландский физик лорд Кельвин был первым, кто сформулировал краткое определение термодинамики в 1854 году [2] , в котором говорилось: «Термодинамика — это предмет отношения тепла к силам, действующим между смежными частями тел, и отношение тепла к электричеству». Немецкий физик и математик Рудольф Клаузиус вновь сформулировал принцип Карно, известный как цикл Карно , и дал теории тепла более правдивую и надежную основу. Его самая важная статья «О движущейся силе тепла» [3] , опубликованная в 1850 году, впервые сформулировала второй закон термодинамики . В 1865 году он ввел понятие энтропии. В 1870 году он представил теорему вириала , применимую к теплу. [4]

Первоначальное применение термодинамики к механическим тепловым двигателям было быстро распространено на изучение химических соединений и химических реакций. Химическая термодинамика изучает природу роли энтропии в процессе химических реакций и внесла значительный вклад в расширение знаний в этой области. Появились другие формулировки термодинамики. Статистическая термодинамика , или статистическая механика, занимается статистическими предсказаниями коллективного движения частиц на основе их микроскопического поведения. В 1909 году Константин Каратеодори представил чисто математический подход в аксиоматической формулировке, описание которой часто называют геометрической термодинамикой .

Введение

В описании любой термодинамической системы используются четыре закона термодинамики , которые составляют аксиоматическую основу. Первый закон указывает, что энергия может передаваться между физическими системами в виде тепла , работы и передачи материи. [5] Второй закон определяет существование величины, называемой энтропией , которая термодинамически описывает направление, в котором система может развиваться, и количественно определяет состояние порядка системы и может использоваться для количественного определения полезной работы, которую можно извлечь. из системы. [6]

В термодинамике изучаются и классифицируются взаимодействия между большими ансамблями объектов. Центральное место в этом занимают концепции термодинамической системы и ее окружения . Система состоит из частиц, среднее движение которых определяет ее свойства, а эти свойства, в свою очередь, связаны друг с другом посредством уравнений состояния . Свойства могут быть объединены для выражения внутренней энергии и термодинамических потенциалов , которые полезны для определения условий равновесия и самопроизвольных процессов .

С помощью этих инструментов термодинамику можно использовать для описания того, как системы реагируют на изменения в окружающей среде. Это можно применить к широкому спектру тем в науке и технике , таких как двигатели , фазовые переходы , химические реакции , явления переноса и даже черные дыры . Результаты термодинамики важны для других областей физики , а также для химии , химической технологии , коррозионной техники , аэрокосмической техники , машиностроения , клеточной биологии , биомедицинской инженерии , материаловедения и экономики , и это лишь некоторые из них. [7] [8]

Эта статья посвящена в основном классической термодинамике, которая в первую очередь изучает системы, находящиеся в термодинамическом равновесии . Неравновесную термодинамику часто рассматривают как расширение классической теории, но статистическая механика принесла много успехов в эту область.

История

Термодинамики , представители восьми основополагающих школ термодинамики. Школы, оказавшие наиболее продолжительное влияние на создание современных версий термодинамики, — это берлинская школа, в частности, основанная на учебнике Рудольфа Клаузиуса «Механическая теория теплоты» 1865 года , венская школа со статистической механикой Людвига Больцмана и Гиббсианская школа Йельского университета, американский инженер Уиллард Гиббс '1876 г. «О равновесии гетерогенных веществ», положивший начало химической термодинамике . [9]

История термодинамики как научной дисциплины обычно начинается с Отто фон Герике , который в 1650 году построил и спроектировал первый в мире вакуумный насос и продемонстрировал вакуум с помощью своих магдебургских полушарий . Герике был вынужден создать вакуум, чтобы опровергнуть давнее предположение Аристотеля о том, что «природа не терпит вакуума» . Вскоре после Герике англо-ирландский физик и химик Роберт Бойль узнал о проектах Герике и в 1656 году совместно с английским ученым Робертом Гуком построил воздушный насос. [10] Используя этот насос, Бойль и Гук заметили корреляцию между давлением , температурой и объемом . Со временем был сформулирован закон Бойля , который гласит, что давление и объём обратно пропорциональны . Затем, в 1679 году, основываясь на этих концепциях, соратник Бойля по имени Денис Папен построил паровой варочный котел , который представлял собой закрытый сосуд с плотно закрывающейся крышкой, удерживавший пар до тех пор, пока не создавалось высокое давление.

В более поздних конструкциях был реализован клапан выпуска пара, который предотвращал взрыв машины. Наблюдая за ритмичным движением клапана вверх и вниз, Папен придумал идею поршневого и цилиндрического двигателя. Однако он не реализовал свой замысел. Тем не менее, в 1697 году по проектам Папена инженер Томас Савери построил первый двигатель, а в 1712 году - Томас Ньюкомен . Хотя эти ранние двигатели были грубыми и неэффективными, они привлекли внимание ведущих ученых того времени.

Фундаментальные понятия о теплоемкости и скрытой теплоте , необходимые для развития термодинамики, были разработаны профессором Джозефом Блэком в Университете Глазго, где Джеймс Уатт работал приборостроителем. Блэк и Ватт проводили эксперименты вместе, но именно Ватт придумал идею внешнего конденсатора , которая привела к значительному увеличению эффективности парового двигателя . [11] Опираясь на все предыдущие работы, Сади Карно , «отец термодинамики», опубликовал « Размышления о движущей силе огня » (1824 г.), рассуждения о тепле, мощности, энергии и эффективности двигателей. В книге изложены основные энергетические связи между двигателем Карно , циклом Карно и движущей силой. Это положило начало термодинамике как современной науки. [12]

Первый учебник по термодинамике был написан в 1859 году Уильямом Рэнкином , первоначально получившим образование физика и профессора гражданского строительства и машиностроения в Университете Глазго . [13] Первый и второй законы термодинамики возникли одновременно в 1850-х годах, в основном из работ Уильяма Рэнкина, Рудольфа Клаузиуса и Уильяма Томсона (лорда Кельвина). Основы статистической термодинамики были заложены такими физиками, как Джеймс Клерк Максвелл , Людвиг Больцман , Макс Планк , Рудольф Клаузиус и Дж. Уиллард Гиббс .

Клаузиус, который впервые изложил основные идеи второго закона в своей статье «О движущей силе тепла», [3] , опубликованной в 1850 году, и названный «одним из отцов-основателей термодинамики», [14] ввел понятие энтропии в 1865 году .

В 1873–76 годах американский физик-математик Джозайя Уиллард Гиббс опубликовал серию из трех статей, самая известная из которых — « О равновесии гетерогенных веществ» [15] , в которой он показал, как термодинамические процессы , включая химические реакции , можно анализировать графически. Изучая таким образом энергию , энтропию , объем , температуру и давление термодинамической системы , можно определить, будет ли процесс происходить самопроизвольно. [16] Также Пьер Дюэм в 19 веке писал о химической термодинамике. [17] В начале 20-го века такие химики, как Гилберт Н. Льюис , Мерл Рэндалл , [18] и Э.А. Гуггенхайм [19] [20] применили математические методы Гиббса к анализу химических процессов.

Этимология

Термодинамика имеет сложную этимологию. [21]

Если провести поверхностный анализ, это слово состоит из двух частей, происхождение которых можно проследить до древнегреческого языка. Во-первых, термо- («тепла»; используется в таких словах, как термометр ) можно проследить до корня θέρμη therme , что означает «тепло». Во-вторых, слово динамика («наука о силе [или власти]») [22] восходит к корню δύναμις dynamis , означающему «власть». [23]

В 1849 году прилагательное термодинамический использовал Уильям Томсон. [24] [25]

В 1854 году Томсон и Уильям Рэнкин использовали существительное «термодинамика» для обозначения науки об обобщенных тепловых машинах. [25] [21]

Пьер Перро утверждает, что термин « термодинамика» был придуман Джеймсом Джоулем в 1858 году для обозначения науки о взаимоотношениях между теплом и мощностью, [12] однако Джоуль никогда не использовал этот термин, а вместо этого использовал термин « совершенный термодинамический двигатель» в отношении теории Томсона. 1849 г. [24] фразеология. [21]

Разделы термодинамики

Изучение термодинамических систем развилось в несколько связанных направлений, каждая из которых использует свою фундаментальную модель в качестве теоретической или экспериментальной основы или применяет принципы к различным типам систем.

Классическая термодинамика

Классическая термодинамика – это описание состояний термодинамических систем, близких к равновесию, с использованием макроскопических измеримых свойств. Он используется для моделирования обмена энергией, работой и теплом на основе законов термодинамики . Классический квалификатор отражает тот факт, что он представляет собой первый уровень понимания предмета в том виде, в каком он развивался в XIX веке, и описывает изменения системы с точки зрения макроскопических эмпирических (крупномасштабных и измеримых) параметров. Микроскопическую интерпретацию этих понятий дало позднее развитие статистической механики .

Статистическая механика

Статистическая механика , также известная как статистическая термодинамика, возникла с развитием атомных и молекулярных теорий в конце 19-го и начале 20-го века и дополнила классическую термодинамику интерпретацией микроскопических взаимодействий между отдельными частицами или квантово-механическими состояниями. Эта область связывает микроскопические свойства отдельных атомов и молекул с макроскопическими, объемными свойствами материалов, которые можно наблюдать в человеческом масштабе, тем самым объясняя классическую термодинамику как естественный результат статистики, классической механики и квантовой теории на микроскопическом уровне.

Химическая термодинамика

Химическая термодинамика — наука о взаимосвязи энергии с химическими реакциями или с физическим изменением состояния в рамках законов термодинамики . Основная задача химической термодинамики — определение самопроизвольности данного превращения. [26]

Равновесная термодинамика

Равновесная термодинамика — это исследование переноса материи и энергии в системах или телах, которые под действием факторов их окружения могут переводиться из одного состояния термодинамического равновесия в другое. Термин «термодинамическое равновесие» указывает на состояние баланса, в котором все макроскопические потоки равны нулю; в случае простейших систем или тел их интенсивные свойства однородны, а давления перпендикулярны их границам. В состоянии равновесия между макроскопически различными частями системы нет несбалансированных потенциалов или движущих сил. Основная цель равновесной термодинамики состоит в том, чтобы, учитывая систему в четко определенном начальном равновесном состоянии, а также ее окружение и ее составляющие стенки, рассчитать, каким будет окончательное равновесное состояние системы после изменения заданной термодинамической операции. его стены или окрестности.

Неравновесная термодинамика

Неравновесная термодинамика — раздел термодинамики, изучающий системы, не находящиеся в термодинамическом равновесии . Большинство систем, встречающихся в природе, не находятся в термодинамическом равновесии, поскольку они не находятся в стационарных состояниях и постоянно и прерывисто подвергаются потоку вещества и энергии в другие системы и из них. Термодинамическое исследование неравновесных систем требует более общих представлений, чем те, которыми занимается равновесная термодинамика. [27] Многие природные системы до сих пор остаются за пределами известных в настоящее время макроскопических термодинамических методов.

Законы термодинамики

Аннотированная цветная версия оригинальной тепловой машины Карно 1824 года , показывающая горячее тело (котел), рабочее тело (система, пар) и холодное тело (вода), буквы обозначены в соответствии с точками остановки в цикле Карно .

Термодинамика в основном основана на наборе из четырех законов, которые универсальны при применении к системам, подпадающим под ограничения, подразумеваемые каждым из них. В различных теоретических описаниях термодинамики эти законы могут быть выражены в, казалось бы, разных формах, но наиболее известными формулировками являются следующие.

Нулевой закон

Нулевой закон термодинамики гласит: если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей, то они также находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Из этого утверждения следует, что тепловое равновесие является отношением эквивалентности на множестве рассматриваемых термодинамических систем . Говорят, что системы находятся в равновесии, если небольшие случайные обмены между ними (например, броуновское движение ) не приводят к чистому изменению энергии. Этот закон молчаливо предполагается при каждом измерении температуры. Таким образом, если кто-то пытается решить, имеют ли два тела одинаковую температуру , нет необходимости приводить их в контакт и измерять какие-либо изменения их наблюдаемых свойств во времени. [28] Закон дает эмпирическое определение температуры и обоснование конструкции практических термометров.

Нулевой закон изначально не был признан отдельным законом термодинамики, поскольку его основа в термодинамическом равновесии предполагалась в других законах. Первый, второй и третий законы уже были четко сформулированы и нашли общее признание в физическом сообществе еще до того, как была осознана важность нулевого закона для определения температуры. Поскольку перенумерацию остальных законов было нецелесообразно, он был назван нулевым законом .

Первый закон

Открытие бутылки игристого вина ( скоростная съемка ). Внезапное падение давления вызывает огромное падение температуры. Влага в воздухе замерзает, создавая дым из крошечных кристаллов льда. [29] [30] [31]

Первый закон термодинамики гласит: В процессе без переноса вещества изменение внутренней энергии термодинамической системы равно энергии, полученной в виде тепла, за вычетом термодинамической работы, совершаемой системой над ее окружением. [32] [количество 1]

.

где обозначает изменение внутренней энергии замкнутой системы (для которой возможны тепло или работа через границу системы, но невозможен перенос вещества), обозначает количество энергии, поступившей в систему в виде тепла, и обозначает количество термодинамическая работа, совершаемая системой над окружающей средой. Эквивалентное утверждение состоит в том, что вечные двигатели первого рода невозможны; Работа , выполняемая системой над окружающей средой, требует, чтобы внутренняя энергия системы уменьшалась или потреблялась, так что количество внутренней энергии, потерянной в результате этой работы, должно быть восполнено в виде тепла от внешнего источника энергии или в виде работы внешней машины, действующей на системы (чтобы она была восстановлена), чтобы система работала непрерывно.

Для процессов, включающих перенос вещества, необходимо дальнейшее утверждение: с учетом соответствующих реперных состояний систем, когда две системы, которые могут иметь разный химический состав, первоначально разделены только непроницаемой стенкой, а иным образом изолированы. , объединяются в новую систему термодинамической операцией удаления стенки, тогда

,

где U 0 обозначает внутреннюю энергию объединенной системы, а U 1 и U 2 обозначают внутренние энергии соответствующих разделенных систем.

Адаптированный для термодинамики, этот закон является выражением принципа сохранения энергии , который гласит, что энергия может трансформироваться (переходить из одной формы в другую), но не может быть создана или уничтожена. [33]

Внутренняя энергия — это основное свойство термодинамического состояния , тогда как тепло и работа — это способы передачи энергии, с помощью которых процесс может изменить это состояние. Изменение внутренней энергии системы может быть достигнуто любой комбинацией добавленного или отведенного тепла и работы, выполняемой системой или ею. Как функция состояния внутренняя энергия не зависит от способа или от пути через промежуточные шаги, посредством которых система пришла в свое состояние.

Второй закон

Традиционная версия второго закона термодинамики гласит: тепло не переходит самопроизвольно от более холодного тела к более горячему.

Второй закон относится к системе материи и излучения, первоначально имеющей неоднородности по температуре, давлению, химическому потенциалу и другим интенсивным свойствам , которые возникают из-за внутренних «ограничений» или непроницаемых жестких стенок внутри нее или из-за внешних сил. . Закон утверждает, что, когда система изолирована от внешнего мира и от этих сил, существует определенная термодинамическая величина, ее энтропия , которая увеличивается по мере удаления ограничений, в конечном итоге достигая максимального значения при термодинамическом равновесии, когда неоднородности практически исчезнуть. Для систем, которые изначально далеки от термодинамического равновесия, хотя некоторые из них были предложены, не известен общий физический принцип, определяющий скорости приближения к термодинамическому равновесию, и термодинамика такими скоростями не занимается. Все многочисленные версии второго закона выражают общую необратимость переходов, происходящих в системах, приближающихся к термодинамическому равновесию.

В макроскопической термодинамике второй закон представляет собой основное наблюдение, применимое к любому реальному термодинамическому процессу; в статистической термодинамике постулируется, что второй закон является следствием молекулярного хаоса.

Третий закон

Третий закон термодинамики гласит: когда температура системы приближается к абсолютному нулю, все процессы прекращаются, а энтропия системы приближается к минимальному значению.

Этот закон термодинамики представляет собой статистический закон природы относительно энтропии и невозможности достижения абсолютного нуля температуры. Этот закон обеспечивает абсолютную точку отсчета для определения энтропии. Энтропия, определенная относительно этой точки, является абсолютной энтропией. Альтернативные определения включают «энтропия всех систем и всех состояний системы наименьшая при абсолютном нуле» или, что то же самое, «невозможно достичь абсолютного нуля температуры с помощью любого конечного числа процессов».

Абсолютный ноль, при котором вся деятельность прекратилась бы, если бы это было возможно, составляет -273,15 °C (градусов Цельсия), или -459,67 °F (градусов Фаренгейта), или 0 К (кельвинов), или 0° R (градусов Рэнкина) . ).

Системные модели

Схема типичной термодинамической системы

Важным понятием в термодинамике является термодинамическая система , которая представляет собой точно определенную область изучаемой Вселенной. Все во Вселенной, кроме системы, называется средой . Система отделена от остальной части Вселенной границей , которая может быть физической или условной, но служит для ограничения системы конечным объемом. Сегменты границы часто называют стенами ; они имеют соответствующие определенные «проницаемости». Передача энергии в виде работы , тепла или материи между системой и окружающей средой происходит через стены в соответствии с их проницаемостью.

Материя или энергия, которые пересекают границу и вызывают изменение внутренней энергии системы, должны быть учтены в уравнении баланса энергии. Объем, содержащийся в стенах, может представлять собой область, окружающую одиночный атом с резонирующей энергией, такой как Макс Планк, определенный в 1900 году; это может быть тело пара или воздуха в паровом двигателе , такое как Сади Карно, определенное в 1824 году. Система также может состоять из одного нуклида (т.е. системы кварков ), как это предполагалось в квантовой термодинамике . Когда принята более свободная точка зрения и отброшено требование термодинамического равновесия, система может представлять собой тело тропического циклона , такого как Керри Эмануэль , теоретизировавшего в 1986 году в области атмосферной термодинамики , или горизонт событий черной дыры .

Границы бывают четырех типов: фиксированные, подвижные, реальные и воображаемые. Например, в двигателе фиксированная граница означает, что поршень зафиксирован в своем положении, в котором может происходить процесс постоянного объема. Если поршень может двигаться, эта граница подвижна, в то время как границы цилиндра и головки блока цилиндров фиксированы. Для закрытых систем границы реальны, тогда как для открытых систем границы часто воображаемы. В случае реактивного двигателя можно предположить фиксированную воображаемую границу на впуске двигателя, фиксированные границы вдоль поверхности корпуса и вторую фиксированную воображаемую границу через выхлопное сопло.

Обычно термодинамика различает три класса систем, определяемых с точки зрения того, чему разрешено пересекать их границы:

С течением времени в изолированной системе внутренние различия давлений, плотностей и температур имеют тенденцию выравниваться. Говорят, что система, в которой все уравнительные процессы завершились, находится в состоянии термодинамического равновесия .

Находясь в термодинамическом равновесии, свойства системы по определению не меняются во времени. Системы, находящиеся в равновесии, намного проще и легче для понимания, чем системы, не находящиеся в равновесии. Часто при анализе динамического термодинамического процесса делается упрощающее предположение, что каждое промежуточное состояние в процессе находится в равновесии, создавая термодинамические процессы, которые развиваются настолько медленно, что позволяют каждому промежуточному этапу быть состоянием равновесия и называются обратимыми процессами . .

Состояния и процессы

Когда система находится в равновесии при заданном наборе условий, говорят, что она находится в определенном термодинамическом состоянии . Состояние системы можно описать рядом величин состояния , которые не зависят от процесса, посредством которого система пришла в свое состояние. Их называют интенсивными переменными или экстенсивными переменными в зависимости от того, как они изменяются при изменении размера системы. Свойства системы можно описать уравнением состояния , которое определяет взаимосвязь между этими переменными. Состояние можно рассматривать как мгновенное количественное описание системы с постоянным числом переменных.

Термодинамический процесс можно определить как энергетическую эволюцию термодинамической системы, переходящую от начального состояния к конечному состоянию. Его можно описать технологическими величинами . Обычно каждый термодинамический процесс отличается от других процессов по энергетическому характеру тем, какие параметры, такие как температура, давление или объем и т. д., остаются неизменными; Более того, полезно сгруппировать эти процессы в пары, в которых каждая переменная, сохраняемая постоянной, является одним из членов сопряженной пары .

Несколько обычно изучаемых термодинамических процессов:

Инструментарий

Существует два типа термодинамических приборов : измеритель и резервуар. Термодинамический измеритель – это любое устройство, которое измеряет любой параметр термодинамической системы . В некоторых случаях термодинамический параметр фактически определяется с помощью идеализированного измерительного прибора. Например, нулевой закон гласит, что если два тела находятся в тепловом равновесии с третьим телом, они также находятся в тепловом равновесии друг с другом. Этот принцип, как заметил Джеймс Максвелл в 1872 году, утверждает, что температуру можно измерить. Идеализированный термометр — это образец идеального газа при постоянном давлении. Согласно закону идеального газа pV=nRT , объем такой пробы можно использовать как индикатор температуры; таким образом он определяет температуру. Хотя давление определяется механически, устройство для измерения давления, называемое барометром , также может быть изготовлено из образца идеального газа, хранящегося при постоянной температуре. Калориметр — это прибор, который используется для измерения и определения внутренней энергии системы.

Термодинамический резервуар представляет собой систему, которая настолько велика, что параметры ее состояния существенно не изменяются при контакте с интересующей системой. Когда резервуар приводится в контакт с системой, система приводится в равновесие с резервуаром. Например, резервуар под давлением представляет собой систему с определенным давлением, которое оказывает это давление на систему, с которой он механически связан. Атмосфера Земли часто используется в качестве резервуара под давлением. Океан может выступать в качестве резервуара температуры при использовании для охлаждения электростанций.

Сопряженные переменные

Центральным понятием термодинамики является понятие энергии , способности совершать работу . Согласно Первому закону , полная энергия системы и ее окружения сохраняется. Энергия может быть передана в систему путем нагревания, сжатия или добавления вещества и извлечена из системы путем охлаждения, расширения или извлечения вещества. В механике , например, передача энергии равна произведению силы, приложенной к телу, и результирующего смещения.

Сопряженные переменные — это пары термодинамических понятий, первая из которых подобна «силе», приложенной к некоторой термодинамической системе , вторая — результирующему «смещению», а произведение этих двух равно количеству переданной энергии. Обычными сопряженными переменными являются:

Потенциалы

Термодинамические потенциалы — это различные количественные меры запасенной энергии в системе. Потенциалы используются для измерения изменений энергии в системах по мере их эволюции от начального состояния к конечному состоянию. Используемый потенциал зависит от ограничений системы, таких как постоянная температура или давление. Например, энергии Гельмгольца и Гиббса — это энергии, доступные в системе для совершения полезной работы, когда температура и объем или давление и температура фиксированы соответственно.

Пять наиболее известных потенциалов:

где температура , энтропия , давление , объем , химический потенциал , количество частиц в системе и количество типов частиц в системе .

Термодинамические потенциалы могут быть получены из уравнения баланса энергии, примененного к термодинамической системе. Другие термодинамические потенциалы также могут быть получены посредством преобразования Лежандра .

Аксиоматическая термодинамика

Аксиоматическая термодинамика — математическая дисциплина , целью которой является описание термодинамики с точки зрения строгих аксиом , например, путем нахождения математически строгого способа выражения известных законов термодинамики .

Первой попыткой создания аксиоматической теории термодинамики была работа Константина Каратеодори 1909 года «Исследования по основам термодинамики» , в которой использовались системы Пфаффа и концепция адиабатической доступности , понятие, введенное самим Каратеодори. [34] [35] В этой формулировке термодинамические понятия, такие как тепло , энтропия и температура, выводятся из величин, которые более непосредственно измеримы. [36] Последующие теории отличались тем, что они делали предположения относительно термодинамических процессов с произвольными начальными и конечными состояниями, а не рассматривали только соседние состояния.

Прикладные поля

Смотрите также

Списки и сроки

Примечания

  1. ^ Соглашение о знаках (Q — это тепло, подаваемое в систему, а W — работа, совершаемая системой ) принадлежит Рудольфу Клаузиусу . Противоположное соглашение о знаках принято в химической термодинамике.

Рекомендации

  1. ^ Клаузиус, Рудольф (1850). О движущей силе тепла и о законах, которые можно вывести из нее для теории тепла . Annalen der Physik Поггендорфа, LXXIX (Dover Reprint). ISBN 978-0-486-59065-3.
  2. ^ Уильям Томсон, LL.DDCL, FRS (1882). Математические и физические статьи. Том. 1. Лондон, Кембридж: Си Джей Клей, Массачусетс и сын, Издательство Кембриджского университета. п. 232. Архивировано из оригинала 18 апреля 2021 года . Проверено 2 ноября 2020 г.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ^ аб Клаузиус, Р. (1867). Механическая теория тепла - с ее приложениями к паровому двигателю и физическим свойствам тел. Лондон: Джон ван Ворст . Проверено 19 июня 2012 г. редакции: PwR_Sbkwa8IC.Содержит английские переводы многих других его произведений.
  4. ^ Клаузиус, RJE (1870). «О механической теореме, применимой к теплу». Философский журнал . 4-я серия. 40 : 122–127.
  5. ^ Ван Несс, ХК (1983) [1969]. Понимание термодинамики . ISBN Dover Publications, Inc. 9780486632773. ОСЛК  8846081.
  6. ^ Дагдейл, Дж. С. (1998). Энтропия и ее физический смысл . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-7484-0569-5. ОСЛК  36457809.
  7. ^ Смит, Дж. М.; Ван Несс, ХК; Эбботт, ММ (2005). Введение в химико-технологическую термодинамику . Том. 27 (7-е изд.). п. 584. Бибкод :1950ЖЧЭд..27..584С. дои : 10.1021/ed027p584.3. ISBN 978-0-07-310445-4. OCLC  56491111. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  8. ^ Хейни, Дональд Т. (2001). Биологическая термодинамика . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-79549-4. ОСЛК  43993556.
  9. ^ Школы термодинамики. Архивировано 7 декабря 2017 г. в Wayback Machine - EoHT.info.
  10. ^ Партингтон-младший (1989). Краткая история химии . Дувр. ОСЛК  19353301.
  11. ^ Двигатель Ньюкомена улучшался с 1711 года до работы Уатта, поэтому сравнение эффективности зависело от квалификации, но увеличение по сравнению с версией 1865 года было порядка 100%.
  12. ^ аб Перро, Пьер (1998). Термодинамика от А до Я. Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-856552-9. OCLC  123283342.
  13. ^ Ценгель, Юнус А.; Болес, Майкл А. (2005). Термодинамика – инженерный подход . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-310768-4.
  14. ^ Кардуэлл, DSL (1971), От Ватта до Клаузиуса: рост термодинамики в раннюю индустриальную эпоху , Лондон: Heinemann, ISBN 978-0-435-54150-7
  15. ^ Гиббс, Уиллард, Дж. (1874–1878). Труды Академии искусств и наук Коннектикута. Том. III. Новый рай. стр. 108–248, 343–524.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  16. ^ Гиббс, Уиллард (1993). Научные статьи Дж. Уилларда Гиббса, Том первый: Термодинамика . Пресс для лука быка. ISBN 978-0-918024-77-0. ОСЛК  27974820.
  17. ^ Дюэм, PMM (1886). Le Potential Thermodynamique et ses Applications , Герман, Париж.
  18. ^ Льюис, Гилберт Н.; Рэндалл, Мерл (1923). Термодинамика и свободная энергия химических веществ. McGraw-Hill Book Co. Inc.
  19. ^ Гуггенхайм, Э.А. (1933). Современная термодинамика по методам Дж. Гиббса , Метуэн, Лондон.
  20. ^ Гуггенхайм, Э.А. (1949/1967). Термодинамика. Расширенное лечение для химиков и физиков , 1-е издание 1949 г., 5-е издание 1967 г., Северная Голландия, Амстердам.
  21. ^ abc «Термодинамика (этимология)». EoHT.info. Архивировано из оригинала 29 октября 2023 года . Проверено 29 октября 2023 г.
  22. ^ Томпсон, Сильванус (1910). Жизнь Уильяма Томсона, барона Кельвина Ларгса. Том. 1. Макмиллан и Ко., Лимитед. п. 241. Основной предмет натуральной философии — динамика, или наука о силе … Каждое явление в природе есть проявление силы.
  23. ^ Дональд Т. Хейни (2008). Биологическая термодинамика (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 26.
  24. ^ аб Кельвин, Уильям Т. (1849) «Отчет о теории Карно о движущей силе тепла - с численными результатами, полученными на основе экспериментов Рено с паром». Труды Эдинбургского королевского общества, XVI. 2 января. Отсканированная копия. Архивировано 24 июля 2017 г. в Wayback Machine.
  25. ^ Аб Смит, Кросби В. (1977). «Уильям Томсон и создание термодинамики: 1840-1855». Архив истории точных наук . 16 (3): 231–288. дои : 10.1007/BF00328156. ISSN  0003-9519. JSTOR  41133471. S2CID  36609995.
  26. ^ Клотц, Ирвинг (2008). Химическая термодинамика: основные теории и методы . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., с. 4. ISBN 978-0-471-78015-1.
  27. ^ Покровский, Владимир (2020). Термодинамика сложных систем: принципы и приложения . Издательство IOP, Бристоль, Великобритания. Бибкод : 2020tcsp.book.....P.
  28. ^ Моран, Майкл Дж. и Ховард Н. Шапиро, 2008. Основы инженерной термодинамики . 6-е изд. Уайли и сыновья: 16.
  29. ^ «Игристое вино, шампанское и компания - Часть 2» . Игристое вино, шампанское и прочее . Химия Европы (chemistryviews.org). 17 декабря 2010 года . Проверено 17 апреля 2023 г.
  30. ^ Клаус Рот: Sekt, Champagner & Co. So prickelnd kann Chemie sein in Chemie unserer Zeit 8. Декабрь 2009 г.: Том. 43, Выпуск 6, С. 418-432 doi:10.1002/ciuz.200900520
  31. ^ Клаус Рот: Chemische Köstlichkeiten , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010, ISBN 978-3527327522, S. 47
  32. ^ Бейлин, М. (1994). Обзор термодинамики , Американский институт физики, AIP Press, Вудбери, штат Нью-Йорк, ISBN 0883187973 , стр. 79. 
  33. ^ Каллен, HB (1960/1985). Термодинамика и введение в термостатистику , второе издание, John Wiley & Sons, Хобокен, штат Нью-Йорк, ISBN 9780471862567 , стр. 11–13. 
  34. ^ Каратеодори, К. (1909). «Untersuchungen über die Grundlagen der Thermodynamik». Mathematische Annalen (на немецком языке). 67 (3): 355–386. дои : 10.1007/BF01450409. ISSN  0025-5831. S2CID  118230148.
  35. ^ Франкель, Теодор (2004). Геометрия физики: Введение (второе изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521539272.
  36. ↑ Расталл, Питер (1 октября 1970 г.). «Упрощенная классическая термодинамика». Журнал математической физики . 11 (10): 2955–2965. Бибкод : 1970JMP....11.2955R. дои : 10.1063/1.1665080. ISSN  0022-2488.

дальнейшее чтение

Следующие названия более технические:

Внешние ссылки

В Wikibooks есть книга по теме: Инженерная термодинамика.
В Wikiquote есть цитаты, связанные с термодинамикой .