Обсуждение:Термодинамика — Википедия

Правка преамбулы отменена[править код]

Уважаемый коллега Thermokon, я отменил вашу правку, поскольку она содержит несколько весьма спорных утверждений и значительно ухудшает оформление преамбулы. Пожалуйста, изложите свои соображения и предложения по улучшению текста статьи здесь, на СО статьи, чтобы прийти консенсусу относительно оптимального варианта. В статье в её нынешнем состоянии действительно много недостатков, но переписывать её полностью, как вы собрались, вряд ли стоит, в ней есть и хорошо написанные фрагменты. Однако если вы настроены на такой режим работы, то можете создавать альтернативный вариант статьи в личном пространстве. Поскольку вы новичок, я и мои коллеги, ранее работавшие над этой статьей, будут готовы ответить на ваши вопросы не только по содержанию статьи, но и по основам работы в Википедии. И, поверьте, эти коллеги не лаптем щи хлебали и обладают достаточно высокой квалификацией в области термодинамики, чтобы эта дискуссия прошла на хорошем уровне. --Fedor Babkin talk 06:41, 21 марта 2015 (UTC)[ответить]

Уважаемый коллега Fedor Babkin, для меня отмена моей правки не была неожиданностью, поскольку я новичок в Википедии, а у Вас большой опыт и авторитет. И тем не менее, я готов к борьбе мнений и сотрудничеству в разрешении споров на базе взаимного стремления к постижению истины, не зацикливаясь на утверждениях одних лишь АИ, ибо авторитеными источниками, на мой вгляд, являются не наиболее известные и часто цитируемые, а те, которые излагают предмет наиболее логично, понятно и убедительно.
Теперь, конкретно, относительно моей попытки правки преамбулы. Со своей стороны я вовсе не собирался переписывать статью и сохранил в ней значительную часть оригинального текста, удалив из него чисто редакционно некоторые фразы, дублирующие мой текст.
Другое дело- правки по существу. Я отмечу две существенные правки, которые могли вас смутить. Первая - касается введения в преамбулу определения науки Термодинамика. Здесь можно спорить. Я привел определение из неизвестной, по-видимому, вам монографии засл. деятеля науки и техники РСФСР профессора Н.И. Белоконь "Термодинамика". Я говорю о неизвестной вам книге , изданной в СССР тиражом 4000 экз., которая систематически замалчивалась советской академической наукой и была предана забвению после смерти ее автора. (Желающие получить книги Белоконя (монографию Термодинамика и курс лекций Основные принципы термодинаики в электронном виде от меня лично могут отписать мне на специальный адрес:[email protected]) На мой взгляд, указание в преамбуле, что термодинамика является составной частью физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии, является устаревшим, с одной стороны, и неверным - с другой. С современной точки зрения работа и теплота (тепло)- это не особые виды энергии, а способы ее передачи, а фраза превращение тепла в работу требует специального разъяснения, что под ней имеется в виду. В содержательной части обсуждаемой статьи такое разъяснение отсутствует, как, впрочем, отсутствуют и определения принятых в термодинамике понятий работа и теплота. Из моего опыта общения на различных форумах именно эти, казалось бы простые вопросы, вызывали путаницу и непонимание. Следующий, как мне кажется, важный вопрос касается освещения в преамбуле принципа построения (классической) термодинамики. Здесь налицо внутреннее противоречие. Если наука построена на аксиоматических принципах как, например, геометрия, и все ее построения идут от общего к частному (дедуктивный метод - от общего к частному), то такая наука остается достоверной и точной во всех ее элементах и построениях, пока не будут нарушены устои этой науки - аксиомы или постулаты. Науки, построенные на гипотезах или теориях, имеют в своем основании меньшую степень надежности,нежели аксиоматические, и, к тому же, они наряду с дедукцией часто используют метод индукции, который может привести к ограничениям и даже краху всего здания науки. Поэтому использование принятых в МКТ и статфизике допущений о строении вещества не может быть совмещено с постулатной базой классической термодинамики, которая обладает гораздо большей степенью общности и надежности, чем вышеуказанные допущения, и, следовательно, никаким образом последние не могут лежать в основе постулатов термодинамики,так как менее общее не может лежать в основе более общего. Именно поэтому я счел неуместным включение в преамбулу абсурдного, на мой взгляд, утверждения Элиашберга о том, что статфизика лежит в основе постулатов термодинамики.
На самом деле, термодинамика и статфизика - различные науки, изучающие одни и те же явления, но с различных позиций.
И, наконец, я вовсе не считаю, что уважаемые коллеги "лаптем щи хлебают", просто у разных людей - разное образование ( я не говорю плохое!). Одни изучали термодинамику в курсе общей физики, где она перемешана с МКТ, другие - в университетах- изучали теоретическую и статистическую физику, но не изучали классическую термодинамику как самостоятельный предмет, третьи - изучали термодинамику в курсе теплотехники, четвертые- в курсе химии или физхимии и т.п. В силу этих обстоятельств у разных студентов могли возникнуть различные представления о термодинамике как науке. Мне, лично, посчастливилось прослушать курс лекций по термодинамике как обособленной науке от великолепного преподавателя и выдающегося ученого, внесшего большой вклад в фундаментальные основы термодинамики, Николая Иовича Белоконя. Я оцифровал его книги и разместил их в ряде бесплатных эектронных библиотек. За этим занятием случайно познакомился с коллегой Сергеем Майским, с которым мы нашли взаимопонимание по ряду вопросов.--Thermokon 03:51, 23 марта 2015 (UTC)[ответить]
Уважаемый Thermokon, спасибо за ответ. С коллегой Mayyskiyysergeyy мы давно и успешно сотрудничаем, как вы можете видеть из дискуссии выше на этой странице. Буду рад, если вы, с вашим опытом и знаниями, пополните нашу команду. Боюсь, что в вопросе об авторитетности книги проф. Белоконя "Термодинамика" (о которых я, действительно, впервые услышал от вас) применительно к целям Википедии нам не удастся прийти к единому мнении со всеми участниками. По термодинамике существует огромное количество книг, написанных очень уважаемыми авторами, и есть моменты, в которых они все сходятся, есть и существенные различия. Лучшее, что мы можем сделать в рамках именно Википедии, — это отразить в статье то, с чем согласны большинство этих авторов и, если это необходимо, привести также существенные мнения, отходящие от общепринятой точки зрения (см. правило ВП:ВЕС). Наше разное образование в этом будет только плюсом. На книги Белоконя лучше привести здесь ссылки, по которым заинтересованные участники смогли бы их получить.
Что касается понятий теплота и работа, я с вами согласен, и эта точка зрения нашла своё отражение в статье Теплота. Однако статья Теплота, как и все прочие статьи по термодинамике, не завершена, и, возможно, вам будет интересно дополнить её разделами об истории вопроса, о «превращении» тепла в работу, а также о концепциях теплоты в первом и втором началах термодинамики.
Я специально оставляю пока в стороне вопросы о соотношении статфизики и аксиоматической термодинамики, так как это долгая дискуссия, а улучшение существующих статей лучше вести постепенно, и новичок лучше всего набирается опыта, начиная с небольших и явно улучшающих статью правок. Надеюсь, что Mayyskiyysergeyy также подключится. Fedor Babkin talk 07:53, 23 марта 2015 (UTC)[ответить]

Предела совершенству нет, поэтому любую статью в ВП можно шлифовать до бесконечности. Чтобы не получилось, что кто-то в лес, а кто-то по дрова, мне представляется весьма желательным, дабы правки в данную статью вносились в едином стиле, т.е. одной рукой, естественно, с учётом мнений участников дискуссии. По затронутым Леонидом Михайловичем вопросам я изложу свою точку зрения дней через несколько, а пока — пару слов о книгах Н.И. Белоконя. 1) В них излагается разработанная им оригинальная система построения термодинамики; 2) в книге 1954 года издания очень интересен раздел, посвящённый истории второго начала. Поэтому я был бы рад, если бы Л.М. 1) дополнил раздел по истории термодинамики (быть может, этот раздел выльется в отдельную статью); 2) дополнил статью «Аксиоматика термодинамики» изложением взглядов Н.И. Белоконя (возможно, имеет смысл переименовать эту статью, например, назвать её «Системы изложения термодинамики» или «Системы построения термодинамики»); 3) дополнил биографическую статью Белоконь, Николай Иович — питаю надежду, что удастся найти фотографию. --Mayyskiyysergeyy 10:38, 23 марта 2015 (UTC)[ответить]

Несвободное фото можно взять со страницы http://www.gubkin.ru/gallery/portrait/detail.php?ID=942 и оформить по образцу как в статье Кондратьев, Виктор Николаевич. В самой статье Белоконь, Николай Иович есть фрагменты копивио отсюда, их надо переписать своими словами. Fedor Babkin talk 11:16, 23 марта 2015 (UTC)[ответить]
Спасибо за ссылки. Подождём, может у Л.М. личном архиве найдётся фото лучшего качества. --Mayyskiyysergeyy 13:12, 23 марта 2015 (UTC)[ответить]
Сергей, вы шутник,однако,(кстати, можете звать меня просто - Леонид) о каком архиве может идти речь, если в начале девяностых даже термодинамику Белоконя нельзя было перевезти через границу. Но я постараюсь вам помочь. Зайдите сначала на http://www.gubkin.ru/faculty/pipeline_network_design/chairs_and_departments/thermodynamics_and_thermal_engine/ и выберите "кафедра термодинамики и тепловых двигателей", затем кликните на справочную информацию и кликните на историю кафедры. Там вы кое-что найдете. Пару слов в ответ Фёдору. Я буду рад сотрудничеству, тем более, что разделяю мнение о единстве стиля статьи. Что касается Белоконя, замечу для тех, кто не знаком с его трудами. Термодинамика Белоконя не является альтернативной наукой и не противоречитуравнениям и неравенствам классической термодинамики. Напротив, она направлена на более строгое обоснование второго начала термодинамики и и расширяет сферу действия первого начала на необратимые процессы. Разумеется, я не собираюсьею вытеснять традиционное изложение термодинамики, но дать представление о вкладе Белоконя в основания термодинамики считаю необходимым.--Thermokon 18:23, 24 марта 2015 (UTC)[ответить]
Благодарю за подсказки. Фото в статью Белоконь, Николай Иович добавлено.--Mayyskiyysergeyy 22:40, 24 марта 2015 (UTC)[ответить]

Классическая термодинамика: предмет, метод, законы, способы построения[править код]

В размышлениях о преамбуле статьи Термодинамика одно цеплялось за другое, вопросы и ответы на них множились, клубок постепенно разматывался… Предлагаю на рассмотрение и растерзание то, во что всё это вылилось, т.е. до предела сжатое изложение моего понимания основ классической термодинамики.

Начну с того, что можно назвать идеологическим кредо (типа лютеровского «на том стою и стоять буду»): «Природа едина. Природа бесконечна. Время жизни каждого человека конечно, интеллектуальные возможности каждого отдельного индивида ограничены. По этой причине, а также в силу исторических обстоятельств и для удобства изучения единую науку о природе разбивают на отдельные дисциплины». Вывод: термодинамика как самодостаточная дисциплина и термодинамика как часть единой науки о природе строятся и излагаются по-разному, соответственно и выглядят мало похожими друг на друга. Поэтому и преамбула статьи будет зависеть от выбранного подхода к изложению предмета. Я буду излагать свои соображения в соответствии со сформулированным выше кредо.

Как я понимаю, в преамбуле должно быть отражено, какие задачи решает термодинамика, и как она это делает. Несмотря на всеобъемлющий характер названия, в данной конкретной статье речь должна идти только о наиболее общих положениях классической термодинамики (ибо нельзя объять необъятное в одной статье) с иллюстрациями применения этих общих положений, в том числе на примерах простейших модельных систем типа идеального газа.

Классическая термодинамика служит фундаментом для:

  • технической термодинамики как теоретической основы теплоэнергетики (включая магнитогидродинамику);
  • физической термодинамики сложных систем (фотонный газ, обычный газ в гравитационном поле, поверхности раздела фаз, термоупругость кристаллов, адиабатическое размагничивание в физике низких температур, фазовые переходы 2-го рода, и т.д., и т.п.);
  • химической термодинамики систем с переменными массами компонентов как теоретической основы для рассмотрения фазовых и химических реакций и равновесий (я предпочитаю говорить о фазовых реакциях, а не о фазовых переходах 1-го рода);
  • неравновесной термодинамики как теоретической основы для рассмотрения процессов энергомассопереноса.

Давайте искать то общее, что объединяет все перечисленные разделы термодинамики. Любую дисциплину принято характеризовать предметом изучения и используемыми для этого методами. Предмет изучения термодинамики — любой объект, который можно рассматривать как континуум, т.е. и термодинамика, и физика сплошных сред изучают одни и те же системы (статфизику пока выводим за скобки). Отсюда следует, что классическая термодинамика есть часть физики сплошных сред.

Метод классической термодинамики — феноменология, т.е. изучаемая система рассматривается как чёрный ящик. Его состояние описывают посредством макроскопических переменных. Классическая термодинамика вводит в физику вообще и физику сплошных сред в частности новые переменные, не используемые в механике и электродинамике, а именно: внутреннюю энергию как часть полной энергии системы; температуру и энтропию как параметры, характеризующие термическое состояние системы; химические потенциалы и массы компонентов как переменные, описывающие состав системы. Вторичные переменные типа теплоёмкостей, термических и калорических коэффициентов, термодинамических потенциалов и т.п. образуют посредством перечисленных выше основных переменных.

На эти переменные накладываются уравнения связи трёх типов:

  • фундаментальные законы;
  • аксиомы термодинамики;
  • дополнительные общие принципы;
  • характеристики конкретной модели чёрного ящика.

Один из фундаментальных законов общеизвестен и носит название «первого начала термодинамики». Фундаментальный закон сохранения массы, лежащий в основе химической термодинамики и термодинамики неравновесных процессов, к постулатам термодинамики не относят, так же как и закон сохранения электрического заряда (в термодинамике растворов электролитов он фигурирует как условие электронейтральности раствора).

Аксиомы термодинамики отличаются от фундаментальных законов тем, что набор этих аксиом и их формулировки зависят от выбранного метода построения термодинамики как научной дисциплины. Так, в первой половине ХХ века было немыслимо при изложении термодинамики обходиться без использования термина «необратимый процесс». Современные же системы построения термодинамики не испытывают потребности в этом понятии; сейчас применение данного термина чаще всего дань традиции, а не жизненная необходимость. Разницу между фундаментальными законами и аксиомами термодинамики в афористической манере сформулировал А.А. Гухман, который однажды на последней лекции курса термодинамики торжественно объявил: «Термодинамика — это первый закон и дифференциальные соотношения. Всё остальное — практика применения аппарата термодинамики».

Дополнительные общие принципы термодинамики на роль законов природы не претендуют, в системы построения термодинамики их обычно не включают. Они представляют собой обобщения экспериментально установленных фактов, невыводимые из фундаментальных законов и аксиом термодинамики и используемые как полезные вспомогательные средства при рассмотрении различных вопросов термодинамики. Примером может служить принцип Кюри, который применительно к неравновесной термодинамике гласит: «в изотропных системах явления, которые описываются термодинамическими силами и потоками различного тензорного ранга и вида… не влияют друг на друга».

Выводы, даваемые термодинамикой на основе законов и аксиом, носят общий характер, и в этом их сила и их же слабость. А именно, для получения конкретных результатов для изучаемой системы термодинамике необходима полученная на основе экспериментальных данных или теоретических построений, к термодинамике отношения не имеющих, модель этой системы. Таковую модель задают в виде набора определяющих соотношений; в классической термодинамике их называют уравнениями состояния. Модель идеального газа задают посредством термического и калорического уравнений состояния (или с помощью канонического уравнения состояния).

Способы построения (изложения) классической термодинамики сводятся к формулировке набора аксиом, обосновывающих существование новых базовых переменных (внутренней энергии, температуры, энтропии, химических потенциалов и масс компонентов) и перечисляющих свойства этих переменных. При традиционном подходе для этого формулируют некоторые постулаты (например, утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода и принцип недостижимости абсолютного нуля), посредством которых обосновывают существование вводимой базовой переменной и её свойства как физической величины. В импонирующих мне аксиоматических системах поставленная задача решается в лоб: существование базовой переменной и её свойства просто постулируются. В аксиоматических системах термодинамики её логическая структура проявляется куда более чётко, чем в системах традиционных. Поэтому далее речь пойдёт об аксиоматических системах построения термодинамики.

Из пяти поминаемых выше новых переменных не все являются независимыми; чаще всего в рассмотрение вводят такие наборы независимых базовых переменных: внутренняя энергия — энтропия — массы компонентов и внутренняя энергия — температура — массы компонентов. Любая из независимых базовых переменных есть величина, которая в рамках выбранной системы аксиом не допускает содержательного определения; для неё, наряду с описательным, может быть дано только формальное математическое определение, включающее перечисление свойств определяемой переменной.

Интересно, что вокруг химического потенциала не наблюдается такого кипения страстей, как в случае с энтропией, хотя их роль в фундаментальном уравнении Гиббса (в действующей типовой вузовской программе его называют основным термодинамическим тождеством) с формальной точки зрения одинакова. Причина очевидна: химпотенциал традиционно определяют через внутреннюю энергию и массу компонента — интуитивно понятную независимую переменную. Поэтому и вводят химпотенциал как-то мимоходом, не удостаивая его отдельной аксиомы, что с формальной точки зрения не есть правильно. Спрашивается, а почему бы и с энтропией не поступить аналогичным образом, определив её через внутреннюю энергию и температуру — интуитивно понятную независимую переменную. В рациональной термодинамике (К. Трусделл и его школа) так и поступают: температуру рассматривают как неопределяемую независимую переменную, а энтропию — как функцию внутренней энергии и температуры. Данный подход пока не получил широкого распространения, видимо отчасти в силу консерватизма системы образования, а отчасти потому, что привычный всем нам математический аппарат термодинамики заточен под использование энтропии в качестве независимой переменной.

Наиболее радикальная позиция по отношению к содержательному определению температуры, энтропии и химпотенциала сформулирована школой рациональной механики П.А. Жилина: данные переменные должны вводиться в физику сплошных сред все вместе, одновременно, а их содержательным определением служит весь набор положений дисциплины «термодинамика сплошных сред».

Напоследок попробуем разобраться, должна ли классическая термодинамика строиться как теория равновесных систем и процессов, или же требование равновесности не является обязательным. Поскольку рациональная термодинамика не подразделяет термодинамику на равновесную и неравновесную и обе эти дисциплины рассматриваются как единая часть физики сплошных сред, уточним постановку вопроса и сформулируем его так: можно ли отказаться от использования постулата о локальном равновесии в «традиционной» неравновесной термодинамике за счёт построения классической термодинамики без привлечения постулата о существовании термодинамического равновесия? Поскольку по изложенной выше причине проблем со введением локальных химпотециалов не возникает, нам следует ответить на вопрос: можно ли ввести такой макроскопический параметр, как локальная температура, без привлечения нулевого начала термодинамики? Ответ гласит: да, можно. Для этого просто следует строить классическую термодинамику на основе системы аксиом, постулирующих существование температуры и энтропии для макроскопических континуальных систем безотносительно к тому, являются ли эти системы равновесными. Далее в систему аксиом, перечисляющих свойства температуры и энтропии, вводят постулат Гиббса об экстремальных свойствах энтропии в состоянии термодинамического равновесия с его известным следствием о равенстве температур как условии термического равновесия. То обстоятельство, что постулаты о существовании и свойствах термодинамического равновесия вводятся не как изначальная основа для построения теории, а на стадии перечисления свойств энтропии, и постулаты о существовании энтропии и локальной температуры и не привязаны к постулатам о термодинамическом равновесии, и есть основание для отказа от использования принципа локального равновесия в неравновесной термодинамике. Mayyskiyysergeyy 18:22, 25 марта 2015 (UTC)[ответить]
К сказанному выше Сергеем хочу добавить, что разделение науки, в достаточной мере условное, на отдельные дисциплины - процесс естественный и закономерный, аналогичный, например, разделению труда в массовом производстве,узкой специализации в науке технике и т.п. Кроме того, одни и те же проблемы могут решаться с различных исходных позиций и разными методами. Поэтому считаю настоятельно необходимым в преамбуле дать четкое и однозначное определение классической термодинамики. Говорить,что это часть физики может быть и необязательно (мы же не говорим, что физика - это часть натуральной философии), важнее указать исторический аспект и современную трактовку, которая должна обозначить сферу влияния термодинамики, позицию, с которой с которой она исследует природные явления и метод исследования, дабы отделить ее от других наук, исследующих те же явления с других исходных позиций. Поясняю: в курсах физики зачастую перемешаны статистическая физика (МКТ) с классической термодинамикой, что вызывает путаницу в мозгах студентов. В подтверждение вышесказанного приведу цитаты из различных источников. (Выделение полужирным шрифтом - мое)

"Известно, что термодинамика - наука дедуктивная, черпающая главное свое содержание из двух исходных законов, которые носят поэтому название начал термодинамики." (К. А. Путилов Термодинамика, Наука, 1971.

"В то время как термодинамика изучает свойства равновесных физических систем, исходя из трех основных законов , называемых началами термодинамики и не использует явно представлений о молекулярном строении вещества, статистическая физика при рассмотрении этих свойств с самого начала опирается на молекулярные представления о строении физических систем." И.П.Базаров Термодинамика М. Высшая школа 1991.

"Термодинамика в своем историческом развитии формировалась сначала как учение о простейших превращениях энергии, главным образом как учение о превращении тепла в работу. В дальнейшем сфера влияния термодинамики расширяется, прежде всего в вопросах о физическом состоянии вещества, в развитии учения о термодинамических равновесиях, в исследовании сложных физических и химических явлений и т. п. В настоящее время принимается следующее общее определение: Термодинамика - наука, исследующая разнообразные явления природы (физические, химические, биологические, космические и т. п.) в свете двух основных законов, называемых первым и вторым началами термодинамики. Метод исследований, принятый в термодинамике, заключается в строгом математическом развитии некоторых очевидных исходных положений - физических постулатов, являющихся обобщением многовекового опыта познания природы." 

Н.И. Белоконь, Термодинамика, Госэнергоиздат, 1954.

Термодинамика не использует никаких гипотез, т. е. предположений, требующих последующей опытной проверки. В частности, термодинамика не использует никаких гипотез и теорий о строении вещества. Гипотезы о дискретном строении вещества используются в статистической физике (молекулярно-кинетическая теория строения газов и жидкостей). В термодинамике такого рода представления могут быть использованы лишь в качестве иллюстративных средств. Разумеется, отказ от использования гипотез в термодинамике ограничивает возможности ее развития, однако ценой этого ограничения достигается уверенность в надежности расчетных соотношений термодинамики, эквивалентная уверенности в надежности ее исходных постулатов. Белоконь Н.И. Основные принципы термодинамики Недра, 1968.

Как видно из приведенных цитат, начал, на которых построено здание термодинамики - всего два, максимум- три. Действительно, все равенства термодинамики выведены дедуктивным путем (т.е. являются следствиями) из первого и второго начал термодинамики, точнее из первой части второго начала- принципа существования энтропии, а все неравенства термодинамики выведены из второй части второго начала- принципа возрастания энтропии. Какова же роль остальных "начал"? Роль третьего начала - очень ограничена, а остальные так называемые "начала" - попросту "не тянут" на роль начал термодинамики, так как из них практически ничего не следует. Это просто необходимые постулаты на уровне определений. Отмечу важный момент в построении термодинамики в работах Белоконя. Он не отождествляет постулат с началом (законом) термодинамики. У него постулат - это выраженное словесно утверждение (принцип). Причем, формулировки могут быть различны, но их эквивалентность должна быть доказана. Началом или законом он считает математическое выражение постулата, которое должно быть однозначным. Таким образом постулат сам по себе не является началом (законом) термодинамики, а является основанием этого начала. Таким образом, не все постулаты получают статус начал, а только те, которые лежат в основании термодинамики. Вот почему я скептически отношусь к нулевому и минус первому началу. (Отсутствие третьего начала в старых учебниках, вероятно, связано с устаревшим ошибочным выводом недостижимости абсолютного нуля из второго начала термодинамики в связи с чем теорема Нерста не получила тогда статуса третьего начала).Thermokon 01:52, 1 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Интересный вопрос: а что считать началом термодинамики? Я что-то с ходу не могу припомнить ни одну другую дисциплину, в которой введение в рассмотрение используемой данной дисциплиной переменной возводилось бы в ранг закона природы. Вот цитата с одного из сайтов (он в чёрном списке ВП, поэтому ссылку не даю):

Изменение энергии системы при сжатии или расширении газа выражается через давление и объём; изменение энергии системы при её намагничивании выражается через магнитный момент вещества и напряжённость магнитного поля; изменение энергии в гравитационном поле выражается через массу и высоту; изменение поверхностной энергии фазы выражается через поверхностное натяжение и площадь; изменение энергии системы при обмене веществом с окружающей средой выражается через химические потенциалы и массы компонентов; изменение энергии системы при теплопередаче выражается через температуру и энтропию. Термодинамики-традиционалисты вслед за Клаузиусом последнюю часть предыдущего предложения рассматривают как проявление фундаментального закона природы (второго начала термодинамики), сопоставимого по значимости с законом сохранения энергии (см., например, раздел 10 § 2 главы 2 «О построении термодинамики на основе первого начала» в книге И.П. Базарова «Заблуждения и ошибки в термодинамике»); термодинамики-ревизионисты, позиция которых излагается в <…> книге <А.А. Гухмана «Об основаниях термодинамики»>, не согласны с такой абсолютизацией роли температуры как термического потенциала и энтропии как термической координаты. Точка зрения ревизионистов обосновывается также в работах В.Ф. Леоновой, В.К. Семенченко…

Вообще-то ответ на вопрос «что считать началом термодинамики?» есть предмет соглашения, т.е. зависит от преподавателя, излагающего курс термодинамики. Будучи последовательны и признавая постулат о существовании энтропии за начало термодинамики, мы должны признать за начало термодинамики и постулат о существовании масс компонентов — переменных, которые вводятся именно в термодинамике, на использовании которых основана химическая термодинамика, и которые с точки зрения математики в фундаментальном уравнении Гиббса равноправны по своему положению с энтропией.
Дабы не погрязнуть в схоластических терминологических спорах, я предпочитаю говорить об «аксиомах термодинамики», не вычленяя специальным образом из этих аксиом те, которые представляют собой обобщение экспериментальных фактов. Недостаток такого подхода — зависимость списка аксиом от выбранного способа изложения термодинамики.
Будучи по образованию химиком, т.е. поклонником Гиббса и сторонником термодинамической аксиоматики Тиссы, я предпочитаю пользоваться не аксиомой о возрастании энтропии, а аксиомой об экстремальных свойствах энтропии в состоянии термодинамического равновесия. (Существование термодинамического равновесия выделено Т.А. Афанасьевой-Эренфест в 1925 году в самостоятельный ненумерованный постулат термодинамики.) В термодинамике Гиббса температуру определяют через внутреннюю энергию и энтропию, а равенство температур как условие термического равновесия вытекает из экстремальных свойств энтропии. При таком подходе от нулевого начала остаётся только постулат Афанасьевой-Эренфест, который, по моему мнению, должен входить в любую систему аксиом термодинамики. (Я бы даже назвал его законом природы, но нет у меня желания заниматься ещё и выяснением вопроса, а что же есть закон природы?)
Третье начало (теорема Нернста) возводит в ранг постулата одно из свойств энтропии, тогда как такое важнейшее её свойство, как аддитивность, в качестве постулата не рассматривается.
В общем, нет единообразия даже в терминологии, а жаль… --Mayyskiyysergeyy 05:39, 1 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Я, наверное, плохо написал, а понимать друг друга с полуслова мы еще не научились. Постараюсь быть кратким. 

"Интересный вопрос: а что считать началом термодинамики?" Ответ: Началами в аксиоматических науках (Эвклидова геометрия, классическая термодинамика и т.д.) принято называть исходные аксиомы (постулаты),либо их математические выражения - законы, на базе которых, путем строго математического развития (метод дедукции) построено все здание науки.

Как известно, из одного семечка может вырасти огромное дерево, а из другого - маленькая былинка. Этот образный пример говорит о том, что не все утверждения (постулаты) , взятые из общечеловеческого опыта равноценны. На базе такого постулата, как -закон сохранения энергии, являющийся основанием первого начала термодинамики, и постулата (принципа) существования энтропии, являющегося основанием первой части второго начала термодинамики, выведены все уравнения термодинамики, а на основании второй части второго начала - принципа возрастания энтропии- выведены все неравенства термодинамики. Таким образом, вся термодинамика зиждется на первом и втором началах. Какую же роль тогда играют остальные начала? Нулевое начало постулирует существование температуры, то есть по факту является определением. То же, примерно, можно сказать и о роли третьего начала - теореме Нерста. С точки зрения роли в построении здания науки это никакие не начала термодинамики, а постулаты, хотя и важные, но несравнимые по степени общности и значимости с первым и вторым началами, образующих фундамент термодинамики.--Thermokon 03:58, 2 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Аксиомы термодинамики[править код]

см.:

Основная статья: Аксиоматика термодинамики

Обсуждение преамбулы плавно перешло в обсуждение других вопросов, поэтому открываю новую тему, в которой оспорю утверждение о том, что фундаментом термодинамики служат только первое и второе начала.
Как я понимаю, у нас имеется согласие в том, что понятия «постулат» и «аксиома термодинамики» в контексте данного обсуждения можно рассматривать как синонимы, и что аксиомы суть утверждения, необходимые для построения научной дисциплины и невыводимые из других аксиом этой дисциплины. Попробую перечислить аксиомы классической термодинамики, причём не в строго логическом или строго хронологическом порядке, а в порядке развития идей Клаузиуса, лежащих в основе традиционного способа построения классической термодинамики (здесь возможны варианты, так что и набор аксиом будет иным, нежели в нижеследующем тексте).
Начнём с первого начала в трактовке самого Клаузиуса.
Аксиома 1. Существует параметр процесса, называемый теплотой (количеством теплоты). Обратите внимание, что в рассматриваемом подходе теплота есть базовое неопределяемое понятие.
Аксиома 2. Существует функция состояния, называемая внутренней энергией и определяемая через теплоту и другой параметр процесса — работу. Лично мне более предпочтительным видится подход Гельмгольца, когда в качестве базового понятия выступает внутренняя энергия, а теплоту определяют через внутреннюю энергию и работу.
Аксиома 3. Внутренняя энергия есть часть полной энергии, подчиняющейся закону сохранения.
Аксиома 4. Внутренняя энергия есть величина аддитивная.
Аксиома 5. Внутренняя энергия задаётся с точностью до постоянного слагаемого, зависящего от выбранного нуля отсчёта и не сказывающегося на экспериментальных замерах изменения внутренней энергии.
Аксиома 6. Внутренняя энергия есть функция, ограниченная с одной стороны. Традиционно эту границу выбирают нижней, приписывают ей нулевое значение и используют в качестве репера для построения шкалы отсчёта внутренней энергии.
Следующая аксиома, относящаяся ко внутренней энергии, касается свойств внутренней энергии при абсолютном нуле температуры, а это понятие мы пока ещё не определили, так что будем вводить температуру. Делать это станем традиционно, т.е. посредством нулевого начала, но не в формулировке Фаулера (1931), а в формулировке Зоммерфельда. Для этого мы вначале должны разобраться с термодинамическим равновесием.
Аксиома 7 утверждает, что положение о существовании термодинамического равновесия есть отдельный самостоятельный постулат термодинамики (Афанасьева-Эренфест, 1925). Не исключаю, что при подробном рассмотрении данный постулат распадётся на несколько самостоятельных аксиом.
Аксиома 8. Существует функция состояния, называемая эмпирической температурой.
Аксиома 9. Температура есть интенсивный параметр состояния.
Аксиома 10. Равенство температур есть необходимое условие термодинамического равновесия в системе.
Очень важно, что начиная с этого момента классическая термодинамика начинает строиться как теория равновесных систем и процессов.
Аксиома 11. Температура есть функция, ограниченная с одной стороны. Традиционно эту границу назначают нижней, приписывают ей нулевое значение и используют в качестве репера для построения абсолютной температурной шкалы.
Аксиома 12. Внутренняя энергия ограничена снизу и эта граница соответствует абсолютному нулю температуры (постулат Тиссы).
Переходим теперь к набору аксиом, отражающих содержание второго и третьего начал термодинамики, которые вводят в рассмотрение энтропию и перечисляют её свойства. Здесь важно, что однозначно определить понятие «количество теплоты» можно только для равновесных процессов в закрытых системах
Аксиома 13. Для любой равновесной закрытой системы существует переменная состояния, называемая термодинамической температурой, такая, что отношение элементарного (бесконечно малого) количества теплоты к термодинамической температуре есть полный дифференциал новой переменной состояния, называемой энтропией.
Аксиома 14. Термодинамическая температура обладает свойствами эмпирической температуры, но не зависят от выбора термометрического свойства, использованного для её измерения.
Аксиома 15. Энтропия есть величина аддитивная. Отсюда следует, что энтропия есть переменная глобальная, и что энтропия системы в целом есть сумма энтропий всех термически однородных частей системы.
Аксиома 16. Энтропия есть функция, ограниченная с одной стороны. Традиционно эту границу выбирают нижней, приписывают ей нулевое значение и используют в качестве репера для построения шкалы отсчёта энтропии.
Аксиома 16. Нижние границы энтропии и термодинамической температуры соответствуют одному и тому же состоянию системы (постулат Нернста).
Аксиома 17. Энтропия существует для любой термически однородной системы, т.е. понятие энтропии применимо и для неравновесных закрытых систем.
Аксиома 18. Энтропия неравновесной закрытой системы не может убывать; максимум энтропии соответствует термодинамическому равновесию в системе (постулат Клаузиуса).
Займёмся теперь построением химической термодинамики, т.е. распространим область применимости сформулированных аксиом на системы с химическими реакциями и открытые системы.
Аксиома 19. Для каждого входящего в состав системы компонента существует параметр состояния, называемый массой компонента.
Аксиома 20. Массы компонентов подчиняются закону сохранения массы.
Аксиома 21. Аксиомы 13—18 справедливы для открытых систем.
Нам осталось превратить построенную равновесную термодинамику в фундамент термодинамики неравновесной.
Аксиома 22. Равновесные термодинамические соотношения справедливы для локальных термодинамических переменных, определенных в элементарном объеме (принцип локального равновесия).
Вот такой вид имеет система аксиом, используемая в традиционном подходе к построению классической термодинамики. Любопытно, что о большей части из этих аксиом во многих курсах термодинамики даже не упоминают, либо же упоминают как о положениях, само собой разумеющихся. Известна поговорка: «Некрасиво — значит неправильно». Так вот, изложенная выше система аксиом лишена стройности, ибо она явно избыточна. Аксиоматические системы, конкурирующие с классическим подходом, поминаемую выше избыточность тем или иным способом устраняют (хотя это, конечно, не самоцель), а поэтому и выглядят — помимо прочего — изящнее.
Вне моего рассмотрения остался интересный вопрос, послуживший толчком к написанию данного текста, а именно вопрос о соотношении законов природы (как я понимаю, именно их имеет в виду Леонид, говоря о началах термодинамики) и аксиом термодинамики. Закон природы не зависит от того, на основе каких аксиом строится научная дисциплина, тогда как используемый набор аксиом зависит от избранного варианта построения данной дисциплины. Так на каких законах природы базируется термодинамика? Для меня очевидно, что в число этих законов входит часть фундаментальных законов сохранения (закон сохранения электрического заряда, важный для термодинамики плазмы и термодинамики растворов электролитов, я упустил из вида при перечислении аксиом термодинамики), закон о существовании термодинамического равновесия и закон об экстремальности свойств термодинамического равновесия. А какие ещё? Постулат о существовании энтропии к законам природы явно не относится (по терминологии Леонида это просто определение), ибо термодинамику (с непривычным, правда, для нас математическим аппаратом) можно построить и вовсе без энтропии. --Mayyskiyysergeyy 06:53, 3 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Сергей, вы меня удивляете непониманием принципиальной разницы между аксиоматикой и основными понятиями в науке. Чтобы не быть голословным, я процитирую учебное пособие для вузов "Логика и аргументация": "Математическое доказательство, как известно, опирается не только на аксиомы, но и на первоначальные, исходные понятия, которые считаются известными и принимаются без определения. Все другие понятия должны быть определены с помощью исходных понятий. Необходимо иметь в виду, что даже в самой строгой и точной науке все определить невозможно, ибо в противном случае одно понятие будет определяться через другое, а оно в свою очередь через третье и так до бесконечности. Чтобы исключить такой регресс в бесконечность, следует прервать процесс определения в каком-то месте и принять некоторые понятия как исходные, не требующие определений. Обычно такие понятия хотя и не определяются, но поясняются: например, понятия числа в арифметике, прямой, точки и плоскости – в геометрии...Определения становятся совершенно необходимыми тогда, когда в качестве научных терминов используются слова или словосочетания естественного, разговорного языка. Такие широко употребляемые в физике, химии и других науках понятия, как "сила", "работа", "энергия" и другие, заимствованные из повседневного языка, в науке обозначают нечто другое, чем в обыденной речи. Так, "сила" определяется как произведение массы на ускорение, а "работа" – как произведение силы на путь."

То, что вы назвыли аксиомами- это типичные основные понятия. Например, под количеством теплоты понимается величина переданной энергии путем прямого теплообмена, под внутренней энергией (по Белоконю) понимается полный запас энергии внутреннего состояния тела, определяемый в зависимости от деформационных координат и температуры- u=u(x_1,x_2,...,x_n,t) Далее, "аксиома-3"- Это не только не аксиома, но даже не определение внутренней энергии, "четвертая "аксиома" - это свойство внутренней энергии по определению, так как внутренняя энергия и так является полной энергией системы, равной сумме энергий всех известныж и неизвестных взаимодействий. Из всего перечня "аксиом" аксиомами, точнее постулатами, основанными на общечеловеческом опыте, и отражающими законы природы, являются принцип существования энтропии и абсолютной температуры, а также принцип возрастания энтропии, который в отличие от принципа существования (абсолютного закона) является статистическим и ограниченным, так как относится только к мирам с положительной абсолютной температурой. На этих двух принципах и первом начале построена вся термодинамика равновесных (обратимых) процессов и, как показал Белоконь, ее уравнения и неравенства можно обобщить и для необратимых процессов, путем введения понятия внутреннего теплообмена. Относительно массы, в понимании количесва вещества - разговор особый и я его здесь не затрагиваю.--Thermokon 23:32, 4 апреля 2015 (UTC)--Thermokon 17:37, 5 апреля 2015 (UTC)--Thermokon 23:31, 7 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Определение[править код]

Коллеги, я попытался уточнить определение по двум авторитетным источникам, избегая упоминания «теплоты» и «равновесия». Прошу оценить правку и предложить варианты улучшения, если что-то в этом определении не так. --Fedor Babkin talk 08:25, 10 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Научную дисциплину характеризуют предметом и методом изучения. По методу (феноменология), как я понимаю, разногласий не наблюдается, поэтому обратимся к предмету рассмотрения. Имеем на сегодняшний день определение: «Термодина́мика … — раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем[1] и способы передачи и превращения энергии в таких системах[2]». Посмотрим, как это определение согласуется с термодинамическим подходом к простейшей термодинамической системе (простейшей в том смысле, что для описания этой системы достаточно одной переменной: давления, энергии или температуры) — фотонному газу. По мне, так вторую половину этого определения к фотонному газу притягивать придётся за уши. То же можно сказать про термодинамику поверхностных слоёв, магнетиков, диэлектриков, систем в гравитационном поле и в состоянии невесомости. Про неравновесную термодинамику даже вспоминать не будем. Причина рассогласования имеет исторические корни и очевидна: то, что справедливо для технической термодинамики, распространяют на всю термодинамику.

Поглядим теперь, как в других, не менее авторитетных, источниках определяют термодинамику.

  • Термодинамика, наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем … и о процессах перехода между этими состояниями. (БСЭ, 3-е изд.)
  • Термодинамика химическая, раздел …, рассматривающий зависимости термодинамических свойств веществ от их состава. (БСЭ, 3-е изд.)
  • Термодинамика неравновесных процессов, общая теория макроскопического описания неравновесных процессов. (БСЭ, 3-е изд.)
  • ТЕРМОДИНАМИКА — наука о наиболее общих тепловых свойствах макроскопич. тел. (Физическая энциклопедия, 1998, т. 5, с. 83; если заменить «тепловых» на более современное «термических», то будет очень точно, хотя, конечно, недостаточно полно)
  • ТЕРМОДИНАМИКА НЕPABHOBЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ — общая теория макроскопич. описания термодинамических неравновесных процессов. (Физическая энциклопедия, 1998, т. 5, с. 87)
  • ТЕРМОДИНАМИКА, наука о наиб. общих св-вах макроскопич. физ. систем … и о процессах перехода между этими состояниями. (Большой энциклопедический словарь. Физика, 1998, с. 750)
  • Термодинамика относится к группе феноменологических теорий физики, т. е. к той же группе, в которую входят гидродинамика и электродинамика. … Применяя обычную терминологию, предмет термодинамики можно … определить как область физических явлений, в которой существенную роль играет … температура. (Мюнстер. Химическая термодинамика, 1971, с. 9).
  • Термодинамика, статистическая физика и кинетика занимаются изучением физических процессов, происходящих в макроскопических системах … Термодинамический метод … является … методом феноменологическим. Это значит, что задачей термодинамического метода является установление связей между непосредственно наблюдаемыми (измеряемыми в макроскопических опытах) величинами, такими как давление, объем, температура, концентрация раствора, напряженность электрического или магнитного поля, световой поток и др. (Румер, Рывкин. Термодинамика, статистическая физика и кинетика, 2000, с. 10)
  • Предметом термодинамики является исследование процессов, для описания которых требуется ввести понятие температуры. … Феноменологическая термодинамика изучает связь между макроскопическими величинами, характеризующими систему, например между давлением, температурой и энергией, без описания микроскопических (атомных, молекулярных) явлений. (Залевски. Феноменологическая и статистическая термодинамика, 1973, с. 8)
  • Термодинамика как наука имеет дело с макроскопическими переменными — объемом, давлением, температурой, концентрацией и т. п. и с соотношениями между ними. (Пригожин, Дефэй. Химическая термодинамика, 1966, с. 13)
  • Scope of thermodynamics. The most important conception in thermodynamics is temperature. … Anticipating this we may define thermodynamics as that part of physics concerned with the dependence on temperature… (Guggenheim E. A. Thermodynamics, Classical and Statistical // Encyclopedia of Physics, Ed. by S. Flugge, Vol. III/2. Principles of Thermodynamics and Statistics, 1959, p. 1)
  • Thermodynamics is a macroscopic phenomenological discipline concerned with a description of the gross properties of systems of interest. … A system may be further characterized in terms of the properties which describe its macroscopic coordinates… (Kirkwood, Oppenheim. Chemical Thermodynamics, 1961, p. 1)

Резюмирую: термодинамика рассматривает такие макроскопические системы, для описания которых недостаточно геометрических, механических и электродинамических переменных; для описания таких систем она дополнительно вводит новые макроскопические переменные, которые описывают термические свойства системы и её химический состав. Как вариант предлагаю такое начало преамбулы: «Термодина́мика … — раздел физики, изучающий наиболее общие свойства (включая термические характеристики и компонентный состав) макроскопических систем…». --Mayyskiyysergeyy 18:21, 10 апреля 2015 (UTC)[ответить]

  • Идея понятна: не просто макроскопические системы, а такие, в которых можно ввести температуру. Объем, давление и концентрации могут существовать и вне рамок термодинамики. Проблема в том, что температура вводится как следствие транзитивности теплового равновесия, то есть опять-таки надо как-то писать о равновесии (и обобщении для неравновесных систем). Мои ощущения при попытке вырваться из этого замнкутого круга, видимо, похожи на ощущения собаки, которая пытается ухватить себя за хвост. --Fedor Babkin talk 07:55, 11 апреля 2015 (UTC)[ответить]


Проблема в том, что температура вводится как следствие транзитивности теплового равновесия…

Это утверждение справедливо только для тех систем построения термодинамики, в которых эмпирическую температуру вводят до энтропии и термодинамической температуры. А что мешает нам поступить наоборот? Ничто не мешает. Каратеодори вводит термодинамическую температуру одновременно с энтропией, а Гиббс из экстремальных свойств энтропии в состоянии равновесия выводит равенство термодинамических температур как условие термического равновесия. А вот теперь уже можно вводить понятие эмпирической температуры как величины, необходимой для практического измерения температуры термодинамической. А.А. Гухман в своей системе построения термодинамики определяет эмпирическую температуру через температуру термодинамическую и прекрасно обходится без постулата о транзитивности теплового равновесия.
Упоминать следует не только температуру, но и компонентный состав: речь идёт о разделе физики, и использование химического понятия, в других разделах физики не используемого, снимая с термодинамики необходимость давать объяснение понятию «концентрация», не снимает с термодинамики обязанность включать массы компонентов в перечень вновь вводимых переменных.
Что касается самой проблемы использования для определения дисциплины понятий, которые ещё только предстоит ввести в этой дисциплине, то она известна давно: чтобы понять точное строгое определение научной дисциплины, обучаемый должен данную дисциплину усвоить, после чего сама надобность давать дисциплине определение отпадает. Методы решения интересующей нас проблемы известны. «Термодинамикой называется наука, излагаемая в данной книге», — с такого заявления может начать первую лекцию преподаватель; особенной удачей будет продемонстрировать свой учебник (в книге «Р. Курант, Г. Роббинс. Что такое математика?» дано такое определение этой науки: «Математикой называется всё то, о чем говорится в нашей книге»). Основной же метод состоит в том, что для введения в предмет делается исключение, разрешающее использовать понятия, ещё только подлежащие определению; тем самым даётся и первое представление о круге рассматриваемых вопросов.
Наконец, рассматриваемая проблема является таковой только для учебников. Для энциклопедии, даже если речь идёт об обзорной статье по научной дисциплине, такой проблемы не существует — просто даются ссылки на новые понятия. Ясно, что замкнутый круг такой подход не разрывает, но ничего лучшего пока не придумали. --Mayyskiyysergeyy 08:54, 11 апреля 2015 (UTC)[ответить]

  • Я бы так рассуждал: в краткое определение следует включать лишь то, без чего абсолютно невозможно обойтись. Без температуры, похоже, никак не получится, без химпотенциала все-таки можно. Развивать тему можно и нужно дальше по тексту статьи. --Fedor Babkin talk 11:48, 11 апреля 2015 (UTC)[ответить]


Душа моя протестует, что химтермодинамику откладывают на потом, а термодинамику изначально сводят к теории закрытых систем. Понятно, что температура должна быть на первом месте, но, сделав решительный шаг и отказавшись от упоминания в преамбуле о равновесии, почему бы не добавить в неё два слова: «химический состав»? Термодинамика ведь совершенно новых переменных вводит всего-то две — термическую (температура или, на выбор, энтропия) и химическую (масса или, на выбор, химпотенциал). Впрочем, окончательное решение за Вами.
Всё забываю сказать, что новый вариант преамбулы мне нравится больше, чем предыдущий. --Mayyskiyysergeyy 12:22, 11 апреля 2015 (UTC)[ответить]


У меня 2 замечания по поводу новой версии преамбулы. Первое из них касается упоминания энергии в первом же предложении преамбулы. Утверждение, безусловно необходимое для статьи Техническая термодинамика, в преамбуле данной статьи представляется мне неуместным. Содержательные аргументы в поддержку данного тезиса я привёл выше, поэтому коснусь формальной стороны вопроса. Работа над статьями для Википедии привела к тому, что сейчас мой личный список АИ, ранжированный по степени авторитетности, возглавляют БСЭ и «Физическая энциклопедия». Так вот, ни в БСЭ, ни в Физической энциклопедии в преамбуле статей «Термодинамика» энергия вообще не упоминается. Думаю, что и в статья в ВП следует поступить аналогичным образом.
Второе замечание касается химпотенциала. Вы сразу берёте быка за рога и вспоминаете эту переменную, как только я завожу речь о связи химии и термодинамики. В стандартных курсах химической термодинамики поступают более изощрённо. Нам говорят, что можно, например, ввести вспомогательную переменную, называемую теплоёмкостью, определив её как производную внутренней энергии по температуре, и ещё одну вспомогательную переменную, называемую химпотенциалом компонента, определив эту переменную как производную внутренней энергии по массе компонента. Мне такой подход представляется предпочтительным вот по какой причине. Термодинамике нужна одна-единственная термическая характеристика в качестве независимой переменной, и для формулировки преамбулы в качестве таковой , конечно, лучше выбрать температуру, а не энтропию. Аналогично, в качестве «химической» переменной в преамбуле лучше использовать какой-либо термин из набора «масса компонента, концентрация, химический состав», но никак не химпотенциал: при одинаковой степени строгости (или нестрогости) текст будет восприниматься легче.
Вообще, математический аппарат термодинамики — это игры с переменными. Это и использование якобианов, и соотношения Максвелла, и применение характеристических функций для перехода от одного набора независимых переменных к другому. Для каждой конкретной задачи задаются наиболее подходящим набором независимых переменных: энтропией или температурой (к слову, когда речь идёт о теплопроводности, об энтропии даже не вспоминают: температура и только температура), объёмом или давлением, массой (количеством вещества, числом частиц). И никаких «или химическим потенциалом»! В качестве независимой переменной химпотенциал использует только большой термодинамический потенциал (потенциал Ландау). Смею уверить, что при стандартном изложении химтермодинамики прекрасно обходятся без оно потенциала, более того, о нём обычно даже не упоминают.
Давайте и мы в преамбуле статьи о термодинамике обойдёмся без упоминания о химпотенциале, а о чём именно говорить — о химсоставе, концетрациях или массах компонентов — решать тому, кто пишет текст, ибо ему виднее и логика изложения, и стилистические нюансы. --Mayyskiyysergeyy 19:05, 11 апреля 2015 (UTC)[ответить]

  • Я подумал над вашими замечаниями, и полагаю, что без упоминания энергии в определении никак не обойтись. Всё-таки вся термодинамика, а не только техническая — это дисциплина о том, как мы, люди, можем работать с энергией. Само слово — термо — об энергии, и говорить вместо нее о пфаффовых формах, адиабатической (не)достижимости или других аксиоматических конструкциях, позволяющих навести математический лоск на предмет, мне как физику совесть не позволяет. В старых книжках об этом говорилось как о «учении о теплоте», мы от этого ушли. Что касается химпотенциала, я не вижу никаких проблем заменить его на более привычную и понятную концентрацию компонентов. --Fedor Babkin talk 06:11, 14 апреля 2015 (UTC)[ответить]


Тезис «…без упоминания энергии в определении никак не обойтись» оспаривать не буду, ибо и сам считаю его весьма уместным; меня не устраивает использованное в определении словосочетание «способы передачи и превращения энергии». Обратите внимание, что классическая термодинамика не отождествляет первое начало и закон сохранения энергии, и что в неравновесной термодинамике используют закон сохранения энергии, уже не упоминая о первом начале. Вспомним далее, что в трактовке Гельмгольца первое начало вводит в рассмотрение внутреннюю энергию (другое дело, как это делал сам Гельмгольц). Вспомним, наконец, известное высказывание одного из первопроходцев термодинамического ревизионизма в нашей стране А.А. Гухмана: «Термодинамика — это первый закон и дифференциальные соотношения. Всё остальное — практика применения аппарата термодинамики». Вывод: в определении классической термодинамики речь должна идти не просто об энергии, а о внутренней энергии, и не о способах передачи и превращения энергии, а о связи внутренней энергии с другими макроскопическими переменными. Способы передачи и превращения энергии — это уже сфера интересов технической термодинамики («Техническая термодинамика — раздел термодинамики, занимающийся приложениями законов термодинамики в теплоэнергетике и теплотехнике». — Физический энциклопедический словарь, М., 1983; «Техническая термодинамика имеет своим предметом технические приложения основных принципов термодинамики к процессам преобразования тепловой энергии в механическую работу или, наоборот, работы в тепловую энергию». — Сапожников С.З., Китанин Э.Л. Техническая термодинамика и теплопередача, СПб., 1999, с. 9). Но классическая термодинамика — это только фундамент… (Тут я вспомнил классиков: «Остапа понесло», — и решил перейти к конкретике.) Предлагаю первое предложение сформулировать примерно так: «…раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем на основе закона сохранения энергии и других положений, обобщающих опытные данные». Или ещё как-нибудь заменить упоминание о передаче и превращении энергии на упоминание о законе сохранения энергии. --Mayyskiyysergeyy 11:49, 14 апреля 2015 (UTC)[ответить]

  • В словаре, откуда я взял это определение, написано: «раздел физики, изучающий ТЕПЛОТУ и процессы ее превращения в другие виды ЭНЕРГИИ». Вместо устаревшего понятия «теплоты» понятно что надо написать - способ передачи энергии, а превращение энергии в другие виды подразумевает в том числе и механическую, и химическую, и электрическую, и любые другие виды. Мне непонятен ваш вывод о том, что в определении классической термодинамики речь должна идти не просто об энергии, а о внутренней энергии, и мне хотелось бы видеть АИ, на основании которых можно так написать. Fedor Babkin talk 06:22, 15 апреля 2015 (UTC)[ответить]


Насчёт внутренней энергии — это меня занесло. Предлагаю первое предложение сформулировать примерно так: «…раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем на основе закона сохранения энергии и других положений, обобщающих опытные данные». Или ещё как-нибудь заменить упоминание о передаче и превращении энергии на упоминание о законе сохранения энергии. Ну объясните мне на пальцах, о каких превращениях энергии и о какой передаче энергии идёт речь в термодинамике поверхностных явлений? А закон сохранения энергии, даже не используемый напрямую, есть краеугольный камень в основании термодинамики. --Mayyskiyysergeyy 07:18, 15 апреля 2015 (UTC)[ответить]

Адиабатность как конвенциональный термин[править код]

Преподавателям хорошо известно, что в учебной и научной литературе сплошь и рядом отсутствует единообразие в термодинамической терминологии: один и тот же термин может быть использован для обозначения различных понятий. Отсутствие единообразной трактовки есть основной признак конвенциональности (условности) термина: конвенциональный (условный, договорный) термин представляет собой название понятия, содержание которого есть результат соглашения между людьми, использующими этот термин. Единственное обязательное требование к содержанию конвенционального термина — внутренняя непротиворечивость. Никакой конвенциональный термин, по определению, не может быть неверным: с формальной точки зрения конвенциональный термин остаётся правильным при любом вложенном в него содержании, даже самом абсурдном. Вкладываемое в термин содержание может быть либо общепринятым, либо малораспространённым, современным или устаревшим, общенаучным либо специфичным для данной дисциплины, но оно не может быть неверным.

Спустимся теперь с небес на землю и с изложенных выше позиций посмотрим на конвенциональные термины «адиабатная система», «адиабатная изоляция» и «адиабатная оболочка». Открываем сборник (1984 года) термодинамической терминологии, рекомендуемой для применения в научно-технической литературе, учебном процессе, стандартах и технической документации («Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин. — Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103» http://www.libgen.io/book/index.php?md5=2E4013B0C4F9C17516198777F149D042). На с. 6 читаем:

«4 Изолированная термодинамическая система» — «Термодинамическая система, которая не может обмениваться энергией и веществом с другими системами».

«5 Адиабатная термодинамическая система» — «Термодинамическая система, которая не может обмениваться теплотой … с другими системами».

Из этих определений следует, что наличие адиабатной оболочки накладывает запрет на теплообмен между системой и окружающей средой. Экспериментально установлено, что все известные на сегодняшний день адиабатные оболочки непроницаемы для вещества. Отсюда, в свою очередь, следует, что наличие адиабатной оболочки — накладывая запрет на теплообмен и обмен веществом — не накладывает запрет на совершение работы, так что система в адиабатной оболочке изолированной не является. С другой стороны, используемое в статье определение («Если оболочка не допускает обмен ни веществом, ни энергией между системой и окружающей средой, то такая оболочка называется адиабатической…») в силу конвенциональности термина «адиабатный» не является ошибочным, а отражает точку зрения автора данного определения на степень правильности оного и его распространённость в научно-технической литературе.

А как же тогда называют оболочку, в которую заключена изолированная система? А никак: общепринятый термин просто отсутствует — для термодефомационных систем говорят, что жёсткая адиабатная оболочка превращает систему в изолированную. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 08:04, 4 марта 2018 (UTC)[ответить]

  • Я всегда за то, чтобы, спустившись с небес на землю, писать энциклопедию. Специфика обзорных статей такова, что тонкие вещи не могут излагаться строго без существенного утяжеления изложения. За подробностями читатели должны обращаться к специальным статьям или первоисточникам. --Fedor Babkin talk 08:18, 4 марта 2018 (UTC)[ответить]
  • Я согласен с последним утверждением, что обзорные статьи не следует перегружать подробностями. Однако, это не означает, что в них должны быть неточности. Неточность, прочитанная неопытным читателем, может создать ошибочное впечатление от прочитанного. Именно в этом смысле я сказал об ошибке. Из того факта, что отсутствует название оболочки, полностью изолирующей систему от передачи энергии, которая в термодинамике передаётся двумя способами: путем теплообмена или путем передачи работы вовсе не следует, что адиабатическая оболочка изолирует систему от передачи энергии. Наличие адабатической оболочки это необходимое, но недостаточное условие для создания изолированной системы. Такая система будет частично (адиабатически) изолированной системой. Примером такой системы является теплоизолированный цилиндр тепловой машины. Полная изоляция системы обеспечивается двумя свойствами оболочки: она должна быть адиабатической и жесткой, то есть неизменного объёма, не допускающего передачу работы. Я постараюсь выразить эту мысль строго и без существенного утяжеления изложения.--Thermokon (обс.) 02:08, 6 марта 2018 (UTC)[ответить]
    • Согласен. Я бы посоветовал найти источник, где эти вопросы изложены наиболее точно и удобоваримо для неспециалиста, и при необходимости обсудить формулировку здесь, на СО. --Fedor Babkin talk 05:03, 6 марта 2018 (UTC)[ответить]

Ссылки на АИ[править код]

Я бы поделил дефиниции адиабатной оболочки на экзотическую, малораспространённую и традиционную. И именно потому, что статья обзорная и призвана объяснить пользователю, что использование в некоей книге дефиниции, отличающейся от приведённой в статье, не есть повод забраковать оную книгу (или статью) как ошибочную, в статье следовало бы упомянуть все дефиниции: одну в основном тексте, прочие — в примечании.

Экзотическая формулировка:

  • «…большинство энергетических машин и установок, в которых имеет место незначительный теплообмен с окружающей средой, можно мысленно заключить в адиабатическую оболочку и рассматривать их как открытые (!!! — М.) адиабатические термодинамические системы»[1].

Малораспространённая формулировка:

  • «Если оболочка не допускает обмен ни веществом, ни энергией между системой и окружающей средой, то такая оболочка называется адиабатической, а соответствующая система — изолированной…» (ссылки на АИ не найдены).

Традиционная формулировка:

  • «A wall surrounding the substance is called adiabatic when the state of the substance can be changed only by non-thermal (i.e. mechanical, electrical, etc.) processes (movement of parts of the wall, switching on of the current, etc.). Any non-thermal wall is called diathermic or heat conducting»[2].
  • «Если термодинамическая система заключена в абсолютно жесткую и в то же время непроницаемую для теплоты (адиабатную) оболочку, то она изолирована от внешней среды и, следовательно, не может обмениваться с окружающей средой энергией ни в форме теплоты, ни в форме механической работы»[3].
  • «…рассмотрим систему, через границы которой энергия переносится только в форме работы. Такую систему называют адиабатной, она окружена адиабатной оболочкой, т. е. идеализированной границей, пропускающей энергию только в форме работы»[4].
  • «Адиабатическая оболочка не является жесткой; она не допускает теплообмена, но не препятствует смещению границ системы» … «Количество энергии, переданной данной системой внешним системам через адиабатическую оболочку, есть работа…»[5].
  • «Можно … использовать … идеализацию — понятие адиабатической оболочки (поверхности), которая полностью исключает обмен тепловой энергией и веществом (! — М.) между рассматриваемым телом и окружающей средой»[6].
  • «…изменить состояние системы, заключенной в адиабатическую оболочку, можно либо путем совершения над ней механической работы, либо с помощью внешних полей…»[7].
  • «Оболочка, в которую заключена система, называется адиабатической, если равновесное состояние системы можно изменить только путем изменения ее ’механических переменных’, т. е. совершив над системой определенную работу». … «…именно благодаря тому, что мы определили понятие адиабатической перегородки, не пользуясь понятием теплоты, мы сможем несколько позже дать точное определение самого понятия теплоты»[8].
  • «Оболочка, окружающая тело, называется адиабатической, если состояние тела может изменяться только за счет нетермических, т. е. механических, электрических и других воздействий (движение частей оболочки, включение электрического тока и т. д.). Каждая неадиабатическая оболочка называется диатермической или теплопроводящей»[9].
  • «…тело, заключённое в непроницаемую адиабатическую оболочку, получает энергию только в виде работы»[10].
  • «…состояние равновесия адиабатически изолированной системы может измениться только за счет изменения механических параметров адиабатической оболочки, т. е. при совершении над системой механической работы (при отсутствии дальнодействующих сил)»[11].
  • «Тело, заключенное в адиабатическую оболочку с твердыми неподвижными (! — М.) стенками, при условии, что внешние силовые поля поддерживаются постоянными, полностью защищено от внешних воздействий, т. е. является изолированной системой»[12].
  • «Адиабатная термодинамическая система» … «Термодинамическая система, которая не может обмениваться теплотой … с другими системами»[13].
  • «…адиабатическая оболочка — поверхность, не допускающая обмена энергией в форме теплоты»[14].

--Mayyskiyysergeyy (обс.) 12:16, 6 марта 2018 (UTC)[ответить]

  • Я буду против того, чтобы забивать голову читателю этими подробностями, даже в комментариях. Суть адиабатической оболочки в том, чтобы однозначно связать работу и внутреннуюю энергию. См. замечания в Белонучкин В.Е., Заикин Д. А., Ципенюк Ю.М. - Основы физики. Квантовая и статистическая физика. (Том 2) - 2001, с. 206 по поводу адиабатической изоляции. --Fedor Babkin talk 19:56, 6 марта 2018 (UTC)[ответить]
    • Не вполне понятна основная идея Вашего комментария. Этот комментарий воспринимается либо как отказ рассматривать несколько вариантов дефиниции «адиабатная изоляция» (флаг Вам в руки!), либо как противопоставление точки зрения цитируемого Вами учебника приведённым выше цитатам из АИ. Смотрим указанную Вами ссылку, читаем: «…говорят, что система помещена в адиабатическую оболочку, т. е. в оболочку, не допускающую теплообмена с окружающей средой (название произошло от греческого слова adiabatos — непереходимый: энергия не может «переходить» через такую оболочку)». Поскольку никаких противоречий с помянутыми выше цитатами из АИ не имеется, будем трактовать Ваш комментарий как отказ от рассмотрения экзотической дефиниции Бариловича и Смирнова и замену используемого сейчас в тексте статьи определения («Если оболочка не допускает обмен ни веществом, ни энергией между системой и окружающей средой, то такая оболочка называется адиабатической…») на более традиционное. Ясно, что такой подход никаких возражений вызывать не может. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 20:29, 6 марта 2018 (UTC)[ответить]
      • Заменил «энергию» на теплоту. Fedor Babkin talk 05:02, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]
        • Нет в этом мире совершенства! Из дефиниции адиабатности исчезло упоминание о том, что адиабатность означает и запрет на теплообмен, и запрет на обмен веществом. Именно по этой причине термодинамика Клаузиуса — Каратеодори непригодна для построения теории открытых систем. Я понимаю Ваше нежелание «забивать голову читателю этими подробностями», вот только бы ещё точно знать, какие подробности лишние, а какие нет. Это решать Вам как человеку, взвалившему на себя ношу координатора написания данной очень даже непростой энциклопедической статьи. Позволю себе привести пространную цитату, объясняющую происхождение трудностей при изложении термодинамики (журнал «Природа», 2006, №2 http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/02_06/GIBBPRIG.HTM): «К сожалению, часто не удается преодолеть искушение: сначала представить термодинамику в историческом аспекте, начиная с цикла Карно, затем перейти к аксиоматике Каратеодори и уже в заключение, рассматривая многокомпонентные системы и фазовые равновесия, изложить теорию Гиббса. Многое зависит от преподавателя, но бывает, что термодинамику Гиббса — автономную логическую структуру — представляют как часть теории Кельвина—Клаузиуса—Каратеодори. Поэтому студенты спрашивают, например, зачем надо доказывать условие равенства температур равновесных фаз, если это и так ясно в силу нулевого начала термодинамики». Оговорюсь, что приводя данное высказывание, проясняющее сложившуюся с изложением термодинамики ситуацию, я вовсе не призываю никого к телодвижениям, тем более резким, по изменению, исправлению и улучшению. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 08:04, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]
          • Про вещество я могу добавить, если это принципиально. Еще бы понять, как называются системы, в которых оболочка не допускает теплообмен, но допускает обмен веществом, и называет ли кто-либо такие системы адиабатически изолированными. 08:29, 7 марта 2018 (UTC)Fedor Babkin talk
          • И, на всякий случай: нас учили так: нет обмена ни веществом, ни теплом — адиабатически изолированная (синоним: замкнутая) — см. Сивухин т. 2. параграф 13 пункт 2, нет обмена веществом, но есть теплообмен — закрытая, есть обмен и тем и другим — открытая. --Fedor Babkin talk 08:40, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]

Для термина «замкнутая система» в литературе известны и другие трактовки этого понятия (система, для которой энергообмен возможен только в форме теплообмена, т. е. энергообмен в форме работы невозможен), делающие термины «замкнутая система» и «изолированная система» неэквивалентными. Если же отвлечься от этого момента, то учили Вас правильно. Что касается того обстоятельства, что адиабатность накладывает запрет на обмен веществом, то как химик я считаю эту тонкость важной (см. Энтропия в классической термодинамике, примечания 41—45), ибо она означает необходимость дополнения законов термодинамики Клаузиуса — Каратеодори ещё одним постулатом (П. Т. Ландсберг назвал его четвёртым законом термодинамики) о существовании энтропии открытых систем как функции масс компонентов. Что касается того, «как называются системы, в которых оболочка не допускает теплообмен, но допускает обмен веществом», то такие гипотетические оболочки никак не называются, ибо они в природе не существуют и, более того, в литературе даже не рассматривают принципиальную возможность существования таких идеализированных оболочек. Отрицание возможности существования оболочек, пропускающих вещество, но не допускающих теплообмен, в термодинамике Клаузиуса — Каратеодори принимается как данность, а в термодинамике Гиббса надобность в такого рода оболочках просто отсутствует. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 09:23, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]

  • Если из невозможности теплообмена однозначно следует невозможность обмена веществом, этот момент отражён в АИ, и вы считаете это важным, то это заслуживает как минимум примечания. Полагая, что невозможность теплообмена подразумевает непроницаемость оболочки для компонентов, я и выбрал формулировку, которая сейчас присутствует в статье. --Fedor Babkin talk 09:42, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]
    • Не нравится мне, когда фантазию читателя спускают с поводка, позволяя домысливать то, что автор текста подразумевал; предпочитаю важные вещи обговаривать либо в основном тексте, либо в примечаниях. А теперь самое интересное: из невозможности теплообмена без дополнительных допущений вовсе даже не следует невозможность обмена веществом. Дополнительное допущение состоит в том, что такую невозможность рассматривает как важный экспериментальный факт (в рамках термодинамики Клаузиуса — Каратеодори этот факт есть одна из аксиом теории, просто называемая «экспериментальным фактом»). --Mayyskiyysergeyy (обс.) 10:21, 7 марта 2018 (UTC)[ответить]
      • такую невозможность рассматривает как важный экспериментальный факт — пропущено подлежащее? Раз уж мы согласны в том, что этот момент заслуживает примечания, то и надо его включить в статью. Нужен текст и АИ. --Fedor Babkin talk 06:32, 8 марта 2018 (UTC)[ответить]

У меня в предыдущем тексте орфографическая ошибка. Правильные варианты: термодинамика рассматривает, в термодинамике рассматривают либо просто рассматривают. А вот нужно ли вообще упоминать об этом факте зависит уже от выбранной — явно или неявно — системы изложения/построения термодинамики (ниже я вернусь ещё раз к этому моменту). Возможный вариант обсуждаемого абзаца:

Оболочка, не допускающая теплообмен между системой и окружающей средой, называется адиабатной, а соответствующая система — адиабатно изолированной. Системы, у которых оболочка не препятствует обмену веществом, называются открытыми. В термодинамике принимают, что любая адиабатная оболочка непроницаема для вещества[15][16][17][6].[18][5], то есть любая адиабатно изолированная система есть система закрытая.

Термин «замкнутая система» лучше вообще не упоминать, ибо с ним в литературе совершеннейший разнобой в формулировках и полное отсутствие единообразия: термин используют для обозначения понятий «изолированная система», «закрытая система» и «система, неспособная к энергообмену в форме работы».

Представление об адиабатной изоляции имеет принципиальное значение для термодинамики Клаузиуса — Каратеодори, ибо на нём базируется дефиниция количества теплоты как математического объекта на основе использования общефизических (или даже чисто механических, отсюда и термин «механическая теория теплоты») понятий — энергия и работа, заимствуемых термодинамикой из других разделов физики. Это, с одной стороны, освобождает термодинамику от необходимости давать дефиниции понятиям «энергия» и «работа», а, с другой стороны, ограничивает область применимости термодинамики Клаузиуса — Каратеодори закрытыми системами, ибо термодинамике неоткуда заимствовать представление о химических потенциалах составляющих систему веществ. Попытка ввести химический потенциал в термодинамику Клаузиуса — Каратеодори и распространить представление об адиабатной изоляции на открытые системы ведёт к потере однозначности в трактовке понятия «адиабатность» (подробности см. в статьях Первое начало и Энтропия в термодинамике), в частности, в одной из трактовок становятся неэквивалентными представления об адиабатной изоляции как накладывающей запрет на теплообмен, и адиабатной изоляции как допускающей обмен энергией только в форме работы. Логическая система термодинамики Гиббса в понятии «адиабатность» не нуждается: оно полезно на практике, но не требуется для построения теории. Отсюда следует, что непроницаемость адиабатной оболочки для вещества можно рассматривать как волевое ограничение на область использования понятия «адиабатность» (с целью сохранения однозначности трактовки оного понятия), обязательное для учебника, в котором термодинамика излагается как объединение двух автономных логических структур — теории Клаузиуса — Каратеодори и теории Гиббса. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 13:08, 8 марта 2018 (UTC)[ответить]


  • Я, для простоты, приведу цитаты, касающиеся классификации термодинамических систем с указанием источников, а затем предложу свой вариант правки подраздела "Термодинамические системы".

Теперь определим различные варианты отделения системы. Открытая система в отличие от замкнутой может обмениваться со средой массой. Среди замкнутых систем различают изолированные системы, на которые среда вообще не может влиять; системы отделенные адабатически, на которые среда может влиять, но только путём совершения над ними работы; системы отделённые диатермически, стенки которых делают невозможным выполнение работы самой системой или над системой и не являются адиабатическими. (К. Залевски Феноменологическая и статистическая термодинамика. Мир. М 1973 стр. 10)


Термодинамическую систему, которая не может обмениваться теплом с окружающей средой, называют теплоизолированной или адиабатически изолированной системой. ... Всякую систему, заключённую в адиабатическую и абсолютно жёсткую оболочку, которая делает невозможным как тепловое, так и механическое взаимодействие, называют замкнутой или изолированной. ( Вукалович Н.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика М. Энергия, 1968 стр.9)


...термодинамические системы по характеру взаимодействия с окружающей средой также делятся на три типа: изолированные, закрытые и открытые системы ^2).

  • Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни энергией ни веществом.
  • Закрытые системы обмениваются с внешней средой энергией, но не обмениваются веществом.
  • Открытые системы обмениваются с внешней средой и энергией и веществом.


(сноска 2)

^2)Существует иная классификация, связанная с детализацией энергетического обмена ( обмен теплотой и работой). Термодинамические системы делятся на открытые и закрытые (нет обмена веществом). В свою очередь последние подразделяются на изолированные, адиабатически изолированные ( нет теплообмена, но возможно изменение объёма при совершении работы) и замкнутые ( возможен теплообмен при постоянстве объёма). - прим. редактора (А.А. Агеева) (И. Пригожин, Д. Кондепуди, Современная Термодинамика М. Мир 2002)

Предлагаемый вариант правки с минимальным увеличением текста:

Термодинамические системы[править | править код] В термодинамике изучаются физические системы, состоящие из большого числа частиц и находящиеся в состоянии термодинамического равновесия или близком к нему. Такие системы называются термодинамическими системами. Это понятие в общем случае достаточно сложно определить строго, поэтому используется описательное определение, в котором термодинамической системой называется макроскопическая система, которая каким-то образом (например, с помощью реальной или воображаемой оболочки) выделена из окружающей среды. По способу взаимодействия с окружающей средой системы подразделяются на:

  • открытые, могущие обмениваться как энергией, так и веществом,
  • закрытые, могущие обмениваться только энергией, но не веществом.

В свою очередь закрытые системы подразделяются на:

  • адиабатически изолированные, ограниченные теплоизолирующей (адиабатической) оболочкой, не допускающей теплообмен, но позволяющей передачу энергии в виде работы;
  • Замкнутые, ограниченные жёсткой оболочкой, исключающей обмен работой, но не препятствующей теплообмену,
  • Изолированные, оболочка которых не допускает ни теплообмен, ни передачу работы. --Thermokon (обс.) 17:36, 9 марта 2018 (UTC)[ответить]
Этот материал лучше перенести на страницу Обсуждение:Термодинамическая система и уже там вести обсуждение. --Mayyskiyysergeyy (обс.) 17:54, 9 марта 2018 (UTC)[ответить]


  • Уважаемый Фёдор Бабкин! Я ознакомился с Вашей последней правкой подраздела термодинамические системы. Всё, что там написано, мне представляется верным, но совершенно недостаточным. Здесь ничего не сказано о том, что адиабатически изолированная система может обмениваться энергией с окружающей средой посредством передачи работы. Например, в адиабатических процессах цикла Карно нет подвода или отвода тепла, но во внешнюю среду при расширении рабочего тела передается работа, а при адиабатическом сжатии получается работа из внешней среды. То есть, адиабатически изолированная система не является полностью изолированной. Изолированная (полностью) система не должна обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни теплотой, ни работой. И еще упущенно определение системы, допускающей прямой теплообмен с окружающей средой, но не допускающей обмен работой. Такие системы одни авторы называют "Жёсткими" другие "Замкнутыми". Простейшими примерами таких систем являются газовый баллон, паровой котёл и т.д.

Передача энергии другими способами не рассматривается, так как в термодинамике принято считать, что передача энергии возможна двумя способами: путём передачи тепла и передачи работы.

Цитирую: (Базаров И.П. Термодинамика, 2010(стр. 25, 26) " При взаимодействии термодинамической системы с окружающей средой происходит обмен энергией. При этом возможны два различных способа передачи энергии от системы к внешним телам; с изменением внешних параметров системы и без изменения этих параметров.

Первый способ передачи энергии, связанный с изменением внешних параметров, называется работой, второй способ — без изменения внешних параметров, но с изменением нового термодинамического параметра (энтропии)— теплотой, а сам процесс передачи энергии теплообменом".--Thermokon (обс.) 00:31, 14 марта 2018 (UTC)[ответить]

  • Видимо, мне придётся ещё раз пояснить, в чём специфика энциклопедических статей в Википедии. В обзорной статье необходимо соблюдать баланс между полнотой и краткостью изложения. Если, по вашему мнению, текущий текст не содержит ошибок, то мне представляется, что такой фрагмент реализует этот компромисс оптимальным образом. Для более полного изложения есть статья Термодинамическая система, а для наиболее полного и строгого — учебники и монографии. --Fedor Babkin talk 05:19, 14 марта 2018 (UTC)[ответить]
  • * Мне также придётся пояснить, что при любой классификации, идут от общего к частному или от родового признака к видовому. В данном случае изолированная система есть система, полностью изолированная от внешней среды как по массообмену, так и энергообмену будь-то тепловому или механическому (передача работы). Адиабатически изолированная система является частным случаем изолированной системы, то есть видовым понятием, она изолирована частично, так как не препятствует энергообмену посредством передачи работы. Опустив родовое понятие и подменив его видовым, вы совершаете ошибку. А все остальное - правильно.--Thermokon (обс.) 23:06, 18 марта 2018 (UTC)[ответить]

Примечания[править код]

  1. ↑ Барилович B. A., Смирнов Ю. А., Основы технической термодинамики, 2014, с. 56.
  2. ↑ Münster A., Classical Thermodynamics, 1970, p. 20.
  3. ↑ Болгарский А. В. и др., Термодинамика и теплопередача, 1975, с. 40.
  4. ↑ Бэр Г. Д., Техническая термодинамика, 1977, с. 73—74.
  5. ↑ 1 2 Вукалович М. П., Новиков И. И., Термодинамика, 1972, с. 20.
  6. ↑ 1 2 Гуров К. П., Феноменологическая термодинамика необратимых процессов, 1978, с. 9.
  7. ↑ Кириченко Н. А., Термодинамика, статистическая и молекулярная физика, 2005, с. 18.
  8. ↑ Клейн М., Законы термодинамики, 1962, с. 12.
  9. ↑ Мюнстер А., Химическая термодинамика, 1971, с. 32.
  10. ↑ Новиков И. И., Термодинамика, 1984, с. 8.
  11. ↑ Петров Н., Бранков Й., Современные проблемы термодинамики, 1986, с. 26.
  12. ↑ Сивухин Д. В., Общий курс физики, т. 2, 2005, с. 14.
  13. ↑ Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин, 1984, с. 6.
  14. ↑ Эткинс П., де Паула Дж., Физическая химия, ч. 1, 2007, с. 51.
  15. ↑ Магаев О. В. и др., Основы химической термодинамики, 2017, с. 8.
  16. ↑ Квасников И. А., Термодинамика и статистическая физика, т. 1, 2002, с. 22.
  17. ↑ Петров Н., Бранков Й., Современные проблемы термодинамики, 1986, с. 66.
  18. ↑ Залевски К., Феноменологическая и статистическая термодинамика, 1973, с. 10.

Литература[править код]

  • Münster A. Classical Thermodynamics. — London e. a.: Wiley-Interscience, 1970. — xiv + 387 p. — ISBN 0 471 62430 6.
  • Барилович B. A., Смирнов Ю. А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена. — М.: Инфра-М, 2014. — 432 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — ISBN 978-5-16-005771-2.
  • Болгарский А. В., Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. — -е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1975. — 496 с.
  • Бэр Г. Д. Техническая термодинамика. — М.: Мир, 1977. — 519 с.
  • Вукалович М. П., Новиков И. И. Термодинамика. — М.: Машиностроение, 1972. — 671 с.
  • Гуров К. П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов: Физические основы. — М.: Наука, 1978. — 128 с.
  • Залевски К. Феноменологическая и статистическая термодинамика: Краткий курс лекций / Пер. с польск. под. ред. Л. А. Серафимова. — М.: Мир, 1973страниц =168.
  • Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1: Теория равновесных систем: Термодинамика. — 2-е изд., сущ. перераб. и доп. — М.: Едиториал УРСС, 2002. — 240 с. — ISBN 5-354-00077-7.
  • Кириченко Н. А. Термодинамика, статистическая и молекулярная физика. — 3-е изд. — М.: Физматкнига, 2005. — 176 с. — ISBN 5-89155-130-6.
  • Клейн М. Законы термодинамики // Термодинамика необратимых процессов. Лекции в летней международной школе физики им. Энрико Ферми. — М.: ИЛ, 1962. — С. 11—35.
  • Магаев О. В., Минакова Т. С., Цыро Л. В. Основы химической термодинамики. — Томск: ИД Томск. гос. ун-та, 2017. — 208 с. — ISBN 978-5-94621-652-4.
  • Мюнстер А. Химическая термодинамика / Пер. с нем. под. ред. чл.-корр. АН СССР Я. И. Герасимова. — М.: Мир, 1971. — 296 с.
  • Новиков И. И. Термодинамика. — М.: Машиностроение, 1984. — 592 с.
  • Петров Н., Бранков Й. Современные проблемы термодинамики. — Пер. с болг. — М.: Мир, 1986. — 287 с.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
  • Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин / Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103. — М.: Наука, 1984. — 40 с.
  • Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. В 3-х частях. Часть 1. Равновесная термодинамика. — М.: Мир, 2007. — 495 с. — (Лучший зарубежный учебник). — ISBN 5-03-003786-1.

Энтальпия или энтропия?[править код]

Коллеги, а почему энтропия - это термодинамический потенциал, а энтальпия — нет? —Ahasheni (обс.) 05:41, 8 декабря 2018 (UTC)[ответить]

Вечный термодинамика 3 закон[править код]

Толко представте фантазию

Конечно, давайте взглянем на второй закон термодинамики с фантастической точки зрения. Представьте себе мир, где технологии позволяют управлять энтропией. Герои могут изменять структуру веществ, создавая удивительные ландшафты и регулируя временные потоки. Однако, существует таинственный артефакт, который может нарушить это равновесие, вызывая каскад космических событий. В их стремлении сохранить баланс, история раскрывает удивительные приключения и возможности для наших героев. 188.113.216.163 06:49, 30 января 2024 (UTC)[ответить]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Обсуждение:Термодинамика&oldid=135871376