Макроскопические параметры

В классической механике мгновенное состояние механической системы определяются координатами и скоростями частиц, из которых состоит система. В молекулярной физике буквальное применение такого способа описания состояний физических систем сводилось бы к определению в каждый момент времени координат и скоростей всех молекул и атомов, а также всех электронов, атомных ядер и прочих частиц, из которых построены тела. Состояние, описанное столь детально, называется динамическим состоянием или микросостоянием. Но, понятие микросостояния в классическом или в квантовом смысле полезно лишь постольку, поскольку оно может быть связано с макроскопическими свойствами вещества и может служить для определения последних. В термодинамике равновесные состояния макроскопических систем описываются с помощью небольшого числа различных макроскопических параметров. Состояние, описанное с помощью макроскопических параметров (температура, плотность, давление, объем, концентрация), называется макроскопическим состоянием.

Макроскопические параметры, определяющие состояние системы, разделяются на внешние и внутренние. Внутренние параметры определяют внутреннее состояние системы. Внешними параметрами являются внешние тела и силовые поля, воздействующие на систему. В состоянии термодинамического равновесия каждый внутренний параметр является однозначной функцией внешних параметров и температуры системы.

Чтобы понять смысл макроскопических параметров с молекулярной точки зрения отметим, что в фиксированном объеме ввиду теплового движения постоянно меняется число частиц, а значит масса, а значит и плотность. В каждый момент времени t_í плотность равна r_í. Их среднее арифметическое равно некоторому среднему значению плотности при i=1,n. Значение средней плотности при неизменных внешних условиях стремится к определенному пределу r_ср, когда число n и общее время наблюдения t_n становится достаточно большими. Для больших объемов, содержащих большое количество молекул, флуктуации плотности мало заметны. Феноменологическая термодинамика от флуктуаций отвлекается и оперирует осредненными величинами. Подобно плотности и давление является макроскопическим параметром. Давление газа о стенку сосуда есть результат ударов о стенку молекул, беспорядочно движущихся с тепловыми скоростями. Давление Р=F/S есть сила, отнесенная к единичной площадке S.

Дата добавления: 2014-01-07