Термодинамика как наука сложилась во второй половине XIX века. Первоначально она создавалась для объяснения тепловых явлений и преобразований тепловой энергии в механическую в тепловых машинах, которые в это время широко внедрялись в жизнь человека. В настоящее время термодинамика является наукой о законах превращения форм энергии в физических, химических, биологических и других процессах, сопровождающихся тепловыми эффектами и не только ими, то есть, в самом общем смысле это наука об энергии и ее свойствах [1, 2, 3, 4].
Важным свойством всех видов энергии является способность каждого из них переходить в любой другой вид энергии. Этот переход дает возможность количественно сравнивать друг с другом различные виды энергии, так как он происходит в строго определенном количественном соотношении. Переход энергии от одного материального тела к другому происходит при взаимодействии тел. Количественной мерой энергетического взаимодействия тел является работа. Это наиболее общий закон природы – сохранения и превращения энергии.
Термодинамика – феноменологическая наука, то есть она основана на наблюдениях человека и его практическом опыте. Термодинамика базируется на двух экспериментально установленных законах:
Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии и превращения ее форм применительно к тепловым процессам. Установлен он в 40-х годах XIX столетия Г.Гессом, Р.Майером, Д.Джоулем, Г.Гельмгольцем, основные идеи его высказаны и М.В.Ломоносовым;
Второй закон термодинамики был установлен в 50-х годах XIX столетия Р.Клаузиусом и В.Томсоном на основе идей, высказанных в 1824 году Сади Карно. Этот закон отражает особенности только тепловых процессов, определяет направление их протекания в доступных для нашего наблюдения земных условиях. С помощью этого закона можно оценить возможность получения максимальной работы из теплоты и потери этой работы в реальных процессах, а соответственно и в реальных теплоэнергетических установках. Второй закон термодинамики имеет более ограниченную среду действия по сравнению с первым законом.
В начале 20 столетия была установлена третья теорема термодинамики (теорема Нернста), важнейшим следствием которой является вывод о недостижимости абсолютного нуля температуры.
Обширная область человеческих знаний, охватываемая термодинамикой, привела к ее делению. В зависимости от области рассматриваемых явлений и целей исследования, современная термодинамика делится на общую, химическую и техническую. В дальнейшем речь будет идти только о технической термодинамике.
Предметом изучения технической термодинамики являются тела и системы тел средней величины, доступные наблюдению в земных условиях. Эти тела рассматриваются на молекулярном уровне или выше, такие системы называются макросистемамами. Техническая термодинамика занимается энергетическими преобразованиями в макросистемах только двух видов энергии: тепловой и механической. Термодинамические методы недопустимо распространять на галактические и метагалактические системы и для тел, состоящих из малого количества молекул.
| содержание | следующий параграф |