I. Sistem termodinamic
Metoda termodinamică este prin excelenţă, o metodă experimentală.
Conceptele şi legile cu care operează îşi au originea în realitatea experimentală.
Acestea sunt rezultatul sintezei unui mare volum de fapte observate nemijlocit.
1. Ce este sistemul termodinamic
Sistemul termodinamic este:
– un ansamblu finit format din entităţi macroscopice (corpuri şi câmpuri);
– – care pot schimba energie (între ele sau cu mediul exterior).
II. Stare termodinamică, Parametri de stare
1. Ce este un sistem închis
Un sistem închis nu poate schimba substanţă cu mediul exterior.
1.1. Exemple de sisteme închise
a) un lichid aflat într-o sticlă;
b) un tub sau un cilindru cu piston în care se găseşte un gaz.
2. Ce este un sistem termodinamic izolat
Un sistem termodinamic este izolat dacă:
a) nu are niciun fel de schimb de energie cu alte corpuri din exteriorul său;
b) este absentă orice interacţiune sau schimb de substanţă cu alte corpuri din exteriorul său.
3. Starea termodinamică
Ansamblul proprietăţilor sistemului la un moment dat determină starea termodinamică a acestuia.
4. Parametrii de stare
Mărimile fizice asociate proprietăţilor unui sistem termodinamic se numesc parametri de stare.
III. Echilibru termodinamic
1. Parametrii extensivi
Parametrii extensivi sunt mărimile fizice care descriu proprietăţi a căror valoare creşte cu cantitatea de substanţă.
1.1. Exemple de parametri extensivi
a) întinderea spaţială;
b) masa sistemului;
c) energia potenţială;
d) energia cinetică.
2. Parametrii intensivi
Parametrii intensivi sunt parametrii care exprimă unele proprietăţi locale ale sistemului.
2.1. Exemple de parametri intensivi
a) densitatea;
b) presiunea.
3. Ce este un sistem omogen
Un sistem este omogen dacă:
– fiecare parametru intensiv care caracterizează sistemului este uniform;
– – are aceeaşi valoare pe toată întinderea sistemului.
3.1. Corpul
Un anumit corp este considerat în principiu, ca fiind un sistem omogen.
3.2. Ansamblul de corpuri
Un ansamblu de corpuri care interacţionează formează un sistem care poate fi considerat omogen pe porţiuni.
3.3. Exemple de ansambluri de corpuri
a) un lichid aflat în contact cu vaporii săi;
b) un amestec format din apă şi gheaţă etc.
4. Fazele
Părţile omogene ale sistemului termodinamic se numesc faze.
5. Parametrii de poziţie
Parametrii referitori la proprietăţi spaţiale ale sistemelor sunt parametri de poziţie.
Exemplu: volumul.
6. Parametrii de forţă
Parametrii care descriu interacţiuni mecanice sunt parametri de forţă.
Exemplu: presiunea.
7. Parametrii externi
Volumul ocupat de un sistem termodinamic este un parametru extern.
Acesta este determinat de învecinarea sa cu alte corpuri cu care vine în contact şi interacţionează.
8. Parametrii interni
Energia totală a mişcării particulelor din sistem este un parametru intern.
9. Ce este un sistem în stare de echilibru
În cazul particular în care toţi parametrii termodinamici ai unui sistem rămân invariabili în timp, se spune că, în condiţiile exterioare date, sistemul este în stare de echilibru.
9.1. Tendinţa spre starea de echilibru
Generalizând rezultatele observaţiilor experimentale, se poate postula că un sistem termodinamic ce evoluează liber în condiţii date, tinde întotdeauna spre o stare de echilibru.
Transfer de căldură => Stare de echilibru
IV. Procese termodinamice
1. Transformarea de stare
Modificarea stării termodinamice a unui sistem, în urma unor interacţiuni cu mediul exterior, se numeşte:
a) transformare de stare;
b) proces termodinamic.
2. Ce este timpul de relaxare
La modificarea condiţiilor externe, orice sistem termodinamic evoluează către o stare de echilibru care satisface noile condiţii în care acesta se află.
Timpul de relaxare este timpul în care sistemul:
– din echilibrul în raport cu condiţiile iniţiale;
– – ajunge la echilibrul pentru noile condiţii.