Реферат: Общие сведения о термодинамических системах

процесса принято считать квазистатическим.

Поскольку параметры состояния имеют различную физическую природу, то и характерных времен релаксации также может быть ююю, причем, они могут заметно отличаться друг от друга по величине.

Более того, для систем в различных временных масштабах используют различные способы описания. Так, выделяют:

- среднее время взаимодействия частиц ;

- среднее время свободного пробега

- время установления полного термодинамического равновесия.

Соответствующая физическая теория, адекватно описывающая физические процессы при этих временах, указано на рис. 1.6:

Далее нас будет интересовать время установления полного термодинамического равновесия. Эта величина существенным образом зависит от протекающего в термодинамической системе процесса. Так, время установления давления или плотности в газе определяется скоростью распространения в этой среде других волн, передающих возмущение. Характерной скоростью в этом случае является скорость звука. Тогда

(1.10а)

Если система является двух- или многокомпонентной, необходимо взять в качестве времени релаксации время установления равновесных концентраций:

(1.10б)

Здесь D – коэффициент диффузии одного из компонентов в другом. Очевидно, в многокомпонентной системе в качестве времени релаксации выбирается максимальное из времен вида (1.10б).

Время установления температуры в системе размеров L определяется из соотношения:

, (1.10в)

где К – коэффициент температуропроводности.

Порядок этих величин для системы лабораторных размеров может варьироваться от долей секунды до многих часов. По этой причине при проведении эксперимента необходимо проверять выполнения условию квазистатичности исследуемых процессов.

Кроме того, из (1.10) видно, почему в системах больших размеров (масштабов) не наступает термодинамическое равновесие.

Помимо квазистатических процессов, происходящих с термодинамическими системами в целом, в ряде приложений рассматриваются неравновесные термодинамические системы, свойства которых можно характеризовать локальными значениями температуры , давления р , плотности и т.д. Это, в первую очередь, относится к описанию стационарных явлений переноса методами макроскопической теории (величины , р , и т.д. зависят от координат ) и явлений, описываемых механикой сплошных сред, зависящих и от времени ( и т.д.)

Локальные термодинамические характеристики вводятся как и для равновесных термодинамических систем, но они уже относятся к бесконечно малым (в физическом понимании) объемам системы и временем. При этом бесконечно малый размер локальной области и бесконечно малый промежуток времени должны удовлетворять условиям:

, (1.11)

Здесь - длина свободного пробега, - время свободного пробега молекул.

[1] Имеются попытки введения понятия информации и в другие разделы физики. См., в частности, Хазен А.М. Введение меры информации в аксиоматическую базу механики.

[2] Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в теме № 2; также см. Бриллюэн Л. Наука и теория информации