آشنایی با برخی مفاهیم ترمودینامیکی

سیستم ومحیط

جهان مادی را در ذهن خود به سیستم  ( قسمتی که موردبررسی ماست ) و محیط اطراف سیستم تقسیم کنیم .

 در ترمودینامیک حتما باید سیستم را تعیین ومشخص کنیم اگر این کار انجام نشود در واقع تمام این روابط بی معنی است.

 سیستم ممکن است پیجیده باشد وشامل انواع ماشین ها ودستگاه ها باشد ویا ممکن است بسیار ساده باشد وتنها مقداری از یک ماده همگن مانند حجم مشخص هوارا شامل شود .آنچه به سیستم نسبت داده می شود به منظور راحتی کار است وبه موضوع مورد بررسی بستگی دارد

محموع سیستم ومحیط را حهان می گوییم . حهان یک سیستم منزوی است که با جای دیگر هیچ گونه مبادله ای نخواهد داشت .

 مرز های سیستم باید کاملا تعریف شده باشد . آنها ممکن است مانند دیوارهای یک جعبه واقعی بوده یا کاملا فرضی باشند .

 

مرزهای فیزیکی می توانند جزیی از یک سیستم بوده وخواص آن ها نیز مهم باشد آنها می توانند متحرک یا ثابت باشند .

 در واقع هدف ترمودینامیک کمیت هایی است که از مرز

عبور می کنند .  در واقع درون سیستم برای ما مهم نیست که کار انجام شود یا گرما منتقل شود بیرون سیستم یعنی محیط هم مهم نیست.

 تنها مبادله کمیت ها از مرز برای ما مهم است(1)

 در این رابطه دو چیز را باید حتما مشخص کنیم

 1 -  چه تعداد از این کمیت ها از مرز عبور می کنند

2 -  جهت این کمیت ها  چگونه است

 برای مشخص شدن جهت نیاز به یک قرار داد داریم که امروره مورد قبول همه است به این صورت که هر چیزی که به سیستم می دهیم علامت مثبت وهر چیزی که از سیستم می گیریم علامت منفی خواهد داشت .

 در صورتی که ماده بتواند از  مرزها ی سیستم جای شودآن را سیستم باز می گویند . در غیر اینصورت سیستم بسته می باشد . ما معمولا با سیستم بسته سروکار داریم. می توان سیستمی را تصور کرد که کاملا عایق بندی شده باشد وخواص آن تحت تاثیر محیط اطرافش نیست در این حالت گفته می شود سیستم از لحاظ گرمای منزوی شده است یا بوسیله یک دیواره آدیاباتیک احاطه شده است . گرچه دیواره آدیاباتیک یک مفهوم کاملا ایده آل است ولی این امکان وجود دارد که یک آزمایش را به طریقی انجام داد تاثیر تغییرات دما بین سیستم ومحیط آن قابل اغماض باشد             

 

                     تایع حا لت

 شرایط حاکم بر سیستم حالت سیستم نامیده می شود . منظور از حالت سیستم وضعیتی است که توسط متغیر های ماکروسکوپی قابل اندازه گیری ( فشار  حجم ودما )مشخص می شود.  

 کمیت هایی که فقط به حالت سیستم بستگی دارند تابع حالت نامیده می شوند  مانند حجم  دما فشار و دانسیته وانرژی درونی .

متغیر های حالت ضرورتا مستقل از یکدیگر نمی باشند برای مثال حجم ودانسیته یک مقدار مشخص  گاز  توسط دما وفشار محاسبه می شود.

 بسادگی می توان نشان داد که کار (  (PVو گرما  تابع حالت نمی باشد.

به طور کلی مقدار q بستگی به چگونگی انجام واکنش دارد ولی وقتی واکنشی در حجم ثابت یا فشار ثابت صورت گیرد خود q  تابع حالت می شود(2).  

انتالپی H یک تابع حالت است ومی تواند برحسب  E , P , V

که هركدام تابع حالت است بیان شود.ه طور کلی هر تابعی که صرفا از چند تابع حالت تشکیل شده باشد خود یک تابع حالت است .  G نیز یک تابع حالت است زیرا H , T , S  تابع حالت هستند G  =   H - TS     و همطوریکه H ,TS  واحد انرژی دارند G  نیز واحد انرژی دارد.

نماد  D  را  برای w , q به کار  نمی برند چون آنها تابع حالت نمی باشند