Термодинамика

Хәҙерге феноменологик термодинамика бер нисә постулат нигеҙендә үҫешә торған ҡәтғи теория булып тора. Әммә был постулаттарҙың термодинамик системала киҫәксәнең тәьҫир ителеше һәм үҙенсәлеге менән бәйләнеш статик физикала аңлатыла. Статик физика, шулай уҡ термодинамиканың ҡулланыла алыу мөмкинлектәренең сиген билдәләй.

Термодинамика закондары дөйөм характерлы һәм атом кимәлендә айырым матдәләр төҙөлөшө менән бәйле түгел. Шуға күрә, энергетика, теплотехника, фазалар күсеше, химик реакциялар, күсеш күренеше, ҡара упҡын кеүек киң даирәләрҙә лә уңышлы ҡулланыла.

Термодинамика химия һәм физиканың химик технологиялар, аэрокосмос техникаһы, машиналар, күҙәнәк биологияһы, биомедицина инженерия, материаловедение кеүек төрлө өлкәһендә мөһим урын алып тора һәм хатта иҡтисад өлкәһендә лә ҡулланыла.

 Тарихы 
Кешеләр һыуыҡты һәм йылыны тойорға һәләтле, һәм есемдәрҙең йылыныу дәрәжәһен күҙаллау фәнни төшөнсә барлыҡҡа килгәнгә тиклем күҙаллағандар. Йылылыҡ тураһында фәнни белем температураны үлсәй торған прибор — термометр уйлап сығарылған үҫешә башлай. Беренсе термометрҙы Галилей 16 быуат аҙағанда эшләгән тип иҫәпләнә.

Термодинамика есемдең эске энергияһын механик эш башҡарыу ысулдары тураһында эмпирик фән буларыҡ барлыҡҡа килә.Беренсе пар машиналары 18 быуаттың икенсе яртыһында барлыҡҡа килә һәм сәнәғәт революцияһы башлана.Инженерҙар һәм ғалимдар уларҙың эффектлылығын арттырыу ысулдарын эҙләйҙәр, һәм 1824 йылда Сади Карно "Уттың хәрәкәт көсө һәм тартыу көсөндә эшләүсе машиналар" тураһындағы хеҙмәтендә йылылыҡ машиналарының файҙалы эш коэффициенты тигән төшөнсә индерә. Термодинамика оҙаҡ ваҡыт билдәһеҙ булған ошо хеҙмәттән башлана тип ҡабул ителгән. Әммә Фурьеның йылылыҡ үткәреүгә арналған "Йылының аналитик теорияһы" тигән классик хеҙмәте 1822 йылда уҡ донъя күрә һәм термодинамика тигеҙһеҙлеген генә түгел, Карно эштәрен дә иртәрәк эшләнгән була.

19 быуаттың 40-сы йылдарында Майер һәм Джоуль механик эш һәм йылылыҡ миҡдары бәйләнешен билдәләй һәм энергияның һаҡланыу һәм әүерелеү универсаль законын асалар. 50-се йылдарҙа Клаузиус һәм Кельвин ул заманда тупланған белемде системалаштыра һәм энтропия менән абсолют нуль төшөнсәләрен индерә.

19 быуат аҙағында Гиббс хеҙмәттәрендә феноменологик термодинамика үҫеш ала, ул термодинамик потенциал ысулын үҙләштерә, термодинамик тигеҙләнештең дөйөм шарттарын өйрәнә, фазалар тигеҙлеге һәм капилляр күренештәр законын аса.

1906 йылда Нернст теоремаһы нәшер ителә, һуңынан термодинамиканың өсөнсө башланғысы исеме менән билдәле теоремаға уның исеме бирелә.

Термодинамиканың аксиоматик нигеҙҙәре тәүге тапҡыр 1909 йылда Каратеодори тарафынан нигеҙләнә.

 Термодинамика бүлектәре 
Хөҙерге феноменологик термодинамиканы тигеҙлек (классик) һәм тигеҙһеҙлек термодинамикаһына бүлеү ҡаралған.

Тигеҙлек термодинамикаһында эске энергия, температура, энтропия, химик потенциал кеүек үҙгәреүсән дәүмәлдәр ҡабул ителә. Уларҙың барыһы термодинамик параметрҙар исемен йөрөтә (ҙурлығы).

Классик термодинамика термодинамик параметрҙарҙың үҙ-ара бәйленешен һәм физиканың башҡа бүлектәрендәге дәүмәлдәр менән бәйленешен өйрәнә. Мәҫәлән, системаға тәьҫир итеүсе электромагнит һәм гравитация яланы. Химик тигеҙләнеш һәм фаза күсештәре лә классик термодинамиканың өйрәнеү даирәһендә. Химик әүерелештәрҙе химик термодинамика, ә тихник ҡушылмаһын теплотехника өйрәнә.

Классик термодинамика түбәндәге бүлектәрҙе үҙ эсенә ала:
 термодинамика башланғысы (йәки ҡайһы берҙә шулай уҡ закондар аксиомалар тип атала)
 ябай термодинамик системаларҙың торошо тигеҙләмәһе һәм үҙенсәлектәре (идеаль газ, реаль газ, диэлектриктар һәм магнетиктар һәм башҡалар)
 ябай системаларҙың тотороҡло процестары, термодинамика циклдары
 тигеҙләнешһеҙ процестар һәм энтропия кәмеү законы
 термодинамик фазалар һәм фаза күсеүе.

Термодинамика бик күп киҫәксәләрҙән торған системаны өйрәнә. Бындай системаны классик механика ысулдары менән һүрәтләү мөмкин түгел.

 Термодинамикаһы нигеҙҙәре 
 Термодинамиканың төп төшөнсәләр 
Термодинамика системаһы

Термодинамикала бик күп киҫәксәләрҙән торған һәм термодинамик тигеҙләнештә йәки яҡын торған физик системалар өйрәнелә. Был системалар термодинамик система тип атала.

Система һәм тирә-яҡ мөхит араһындағы йылылыҡ алмашыныуҙы тотоп торған тышса адиабатик тип атала, ә тышса эсендәге система изоляциаланған система тип атала.

Термодинамик тигеҙләнеш

Термодинамик тигеҙләнеш классик термодинамика өсөн фундаменталь күренеш булып тора. Был төшөнсә эксперименталь факттарҙы дөйөмләштереүҙән ғибәрәт һәм уны логика ярҙамында аңлатып булмай.
Тышҡы шарттар үҙгәрмәһә, йомоҡ термодинамик система ваҡыт үтеү менән, барлыҡ макроскопик процестар туҡтаған, термодинамик тигеҙләнеш хәленә күсә, тип раҫлана. Шуо уҡ ваҡытта микроскопик кимәлдә төрлө процестар үтеүе мөмкин,мәҫәлән туры һәм кире йүнәлештәге химик реакциялар. Тик уртаса алғанда был реакциялар бер-береһен компенсациялай һәм система тигеҙләнеш хәлендә ҡала.
 Термодинамика параметрҙары 
Термодинамика есемдәрҙең төҙөлөшөн молекуляр кимәлдә өйрәнмәй. Термодинамик системаның тигеҙләнеш хәлен температура, баҫым, тығыҙлыҡ, концентрация кеүек бер нисә "макроскопик" параметрҙар ярҙамында һүрәтләп була. Был параметрҙарҙы макроскопик приборҙар ярҙамында үлсәп була. Ошо параметрҙар ярҙамында һүрәтләнгән система "макроскопик хәл" тип атала, һәм термодинамика закондары ярҙамында был параметрҙар араһындағы бәйләнеште билдәләп була.. 

Системаның эске торошон һүрәтләгән параметрҙар эске парметрһар тип, тышҡы тәьҫир итеүсе параметрҙарҙы тышҡы параметрҙар тип атайҙар. Әгәр, сосуд эсендә газ бао тип күҙ алдына килтерһәк, газдың күләме сосудтың стеналары менән билдәләнә, был осраҡта күләм тышҡы параметр була. Ә газдың баҫымы молекулаларҙың йылылыҡ хәрәкәте менән билдәләнә һәм баҫым эске параметр булып тора. 
.

 Термодинамик процестар 
Системаға тәьҫир итеүсе тышҡы параметрҙар үҙгәргәндә йәки систераға энергия тапшырғанда системала макроскопик һәм молекуляр кимәлдә ҡатмарлы процестар булыуы мөмкин. Нәтижәлә система башҡа хәлгә күсә. Термодинамик тигеҙләнеш күсеш хәлен өйрәнмәй. Термодинамикала система бер хәлдән икенсе хәлгә күсеүе шартлы рәүештә эҙмә-эҙлекле килгән идеаллаштырылған процестарҙа өйрәнелә. Был процестар  квазистатик йәки квазитигеҙләнеш процестары тип атала. Система тирә яҡ мөхит менән энергияһын алашып эш башҡарған циклик процестар термодинамикала айырым урын алып тора.

 Термодинамиканың башланғыстары 

 Термодинамиканың нуленсе башланғысы 

Термодинамиканың беренсе һәм икенсе башланғысы фәнни төшөнсә булып ҡабул ителгәс, термодинамиканың нуленсе башланғысы тигән төшөнсә индәрәләр. Термодинамиканың нуленсе башланғысы Изоляцияларған термодинамик система ваҡыт үтеү менән үҙ-алла термодинамик тигеҙләнеш хәленә күсә һәм тышҡы шарттар үҙгәрмәгән осраҡта ошо хәләттә оҙаҡ ваҡыт ҡала  тип раҫлай
. Был төшөнсә шулай уҡ термодинамиканың дөйөм башланғысы тип атала. Термодинамик тигеҙләнеш системала механик, йылылыҡ, химик һәм фазалар тигеҙләнеше булдырылған тип ҡарай.Классик термодинамика тик термодинамик тигеҙләнеште генә өйрәнә һәм был торошҡа ирешеү ваҡытын өйрәнмәй.

Әҙәбиәттә йыш ҡына йылылыҡ тигеҙләнеше турыһында яҙалар. Йылылыҡ тигеҙләнеше ике система араһында матдәне үткәрмәй торған, йылылыҡты үткәрә торған  булған осраҡта урынлаша. утверждает, что если два тела, разделённые такой перегородкой (диатермической), находятся в тепловом равновесии между собой, то любое третье тело, находящееся в тепловом равновесии с одним из этих тел, будет находиться также и в тепловом равновесии с другим телом.

Иначе говоря, если две замкнутые системы A и B приведены в тепловой контакт друг с другом, то после достижения термодинамического равновесия полной системой A+B системы A и B будут находиться в состоянии теплового равновесия друг с другом. При этом каждая из систем A и B сама по себе также находится в состоянии термодинамического равновесия. Тогда если системы B и C находятся в тепловом равновесии, то системы A и C также находятся в тепловом равновесии между собой.

В иноязычной и переводной литературе часто нулевым началом называют сам постулат о транзитивности теплового равновесия, а положение о достижении термодинамического равновесия могут называть «минус первым» началом. Важность постулата о транзитивности состоит в том, что он позволяет ввести некоторую функцию состояния системы, обладающую свойствами эмпирической температуры, то есть создавать приборы для измерения температуры. Равенство эмпирических температур, измеренных с помощью такого прибора — термометра, есть условие теплового равновесия систем (или частей одной и той же системы).

 Термодинамиканың беренсе башланғысы 
Термодинамиканың беренсе башланғысы энергияның универсаль һаҡланыу законын кәүҙәлендерә  һәм ошо законға ярашлы беренсе төр меңгелек двигатель, йәғни энергия сарыф итмәй генә эш башҡара торған двигатель эшләү мөмкин түгел тип иҫбат итә.
 Термодинамиканың икенсе башланғысы 
Термодинамиканың икенсе башланғысы термодинамик системала процестарҙың йүнәлешен билдәләй һәм икенсе төр мәңгелек двинатель эшләү мөмкин түгел тип иҫбат итә. Ошондай уҡ нитижәгә Сади Карно «Уттың хәрәкәт итеү көсө һәм машиналар» тигән хеҙмәтендә килә . 

Теплород теорияһына таянып Карно термодинамиканың икенсе башланғысына аныҡ формулировка ьирмәй. 1850-1851 йылдарҙа  Клаузиус һәм Кельвин Карнонын айырмалы рәүештә закондың оҡшаш формулировкаһын сығаралар.

Кельвин постулаты: «Йылылыҡ резервуарын һыуытып ҡына эш башҡара торған циклик процесс булыуы мөмкин түгел». Был процесс Томсон-Планк процессы тип атала.

Клаузиус постулаты: «йылылыҡ һалҡын есемдән йылыраҡ есемгә үҙ-аллы күсә алмай».Һалҡын есемдән йылы есемгә йылылыҡ күсеү процесы Клаузиус процесы тип атала, был процесс мөмкин түгел. Йылылыҡ йылыраҡ есемдән һалҡыныраҡ есемгә генә тик бер йүнәлештә күсә һәм был процесс кире йүнәлештә булмай.
Термодинамиканың икенсе башланғысы постулаты нигеҙендә энтропия тигән төшөнсә керетелә. Энтропия — есемдең йылылыҡ хәлен характерлаусы физик дәүмәл.
 Термодинамиканың өсөнсө башланғысы 
Термодинамиканың өсөнсө башланғысы йәки Нерст теоремаһы теләһә ниндәй тигеҙләнгән система температураһы абсолют нулгә яҡынлашҡанда системаның энтропияһының сиге була тип раҫлай. Нерст теоремаһының ике положениеһы бар. Беренсеһе, система абсолют нулгә яҡынлашҡанда энтопияның сиге бар. Әҙәбиәттә температура нулгә  0 К яҡынлашһа энтропия нулгә тигеҙ тип ҡабул ителгән.  Икенсеһе, температура абсолют нулдә системала бер тигеҙләнеш торошонан икенсе тигеҙләнеш торошона күсеү процесында энтропия үҙгәрмәй.

 Ҡарағыҙ 
 Термодинамика тарихы

 Иҫкәрмәләр 

 Әҙәбиәт 













 Гиббс Дж. Термодинамика. Статистическая механика. Серия: Классики науки. М.: Наука 1982. 584 с.


 Де Гроот С. Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: Гос. Изд.-во техн.-теор. лит., 1956. 280 с.
 Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир, 1964. 456 с.

 Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы. М.: Мир, 1974. 404 с.

 Зубарев Д. Н. Неравновесная статистическая термодинамика. : Наука, 1971. 416 с.
 Карно С., Клаузиус Р., Томсон В. (лорд Кельвин), Больцман Л., Смолуховский М. Под ред. и комментариями и предисловием: Тимирязев А. К. Второе начало термодинамики. Антология. Изд.2. Серия: Физико-математическое наследие: физика (термодинамика и статистическая механика). — М.: Изд-во ЛКИ, 2007. — 312 с.



 Кубо Р. Термодинамика. М.: Мир, 1970.




 Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960. — 160 c.





 Стратонович Р. Л. Нелинейная неравновесная термодинамика.  М.: Наука, 1985. — 480 с.
 Сычев В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. Изд. 2-е. М.: Высшая школа, 1991. 224 с.

 Ферми Э., Термодинамика. Харьков: Изд-во Харьковского ун-та, 1969. — 140 с.
 Шрёдингер Э.  Статистическая термодинамика   Ижевск: РХД, 1999. 96 с.

Категория:Термодинамика