Изолированная система.

Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем.

Некоторая классификация.

ГОМОГЕННЫЕ системы – системы, внутренние свойства которых меняются непрерывно. Частный случай – физические системы. Это также могут быть смеси.

ГЕТЕРОГЕННЫЕ – системы, состоящие из нескольких гомогенных или физически однородных систем или тел, разделенных поверхностями раздела, при пересечении которых свойства тел (систем) меняются скачкообразно.

ФАЗА – это физически однородная часть гетерогенной системы, отделенная от других систем поверхностью раздела, на которой скачком меняются какие-либо свойства. Это, например, разные фазовые состояния одного вещества (лед-вода-пар); это разные фазы, но в одном агрегатном состоянии одного вещества может быть несколько фаз. (напр, графит и алмаз – разные фазы твердого состояния). Агрегатных состояния всегда 4: пар, жидкость, твердое тело и плазма.

КОМПОНЕНТА – это такая часть системы, содержание которых не зависит от содержания других систем. Например, смесь газов. Это однофазная, но многокомпонентная система. Нет химических реакций, и концентрация одного газа не зависит от концентраций других. Вода, например, однокомпонентная система, так как Н и О в определенной пропорции. Если в фазе N различных компонентов или хим. веществ, а хим. реакций n, то компонент N-n.

Исследование равновесия ТД системы и его устойчивости проводится на основе принципа возрастания энтропии и ее максимальности при состоянии равновесия в замкнутой системе. Другие ТД хар. функции также имеют экстремумы, но при других условиях в зависимости от отношения наших систем к внешним телам.

Изолированная система.

Неравенство Клаузиуса в сочетании с 1-м началом (основное неравенство термодинамики)

TdS≥dU+pdV+ - (1)

В изолированной системе U=const, Ni=const, V=const, Xk=const.

dS > 0,т.е. энтропия растет, т.о. условия устойчивого равновесия – max энтропии, S = S_max = S₀, отклонение от равновесия S – S₀ = ΔS < 0. Т.е. энтропия системы S(U, x_k, ξ_k) при заданных энергии U, внешних параметрах x_k, должна иметь максимум при соответствующих внутренних ξ_k. Математически это требование можно записать так:

(3) – это условие устойчивости. Если δ²S > 0 – состояние неустойчиво, если δ²S = 0, то надо исследовать следующие вариации: δ³S, δ⁴S итд.