Негізгі термодинамикалық түсініктер

Қозғалыстағы тұтас ортада бірнеше физикалық процестер өтуі мүмкін, мысалы, температура өрісі өзгеретін болса ол – термодинамикалық процеске жатады, электромагниттік өріс өзгеретін болса электродинамикалық процесс делінеді. Сондықтан термодинамика (электродинамика) заңдары жоғарыда айтылған іргелі гипотезаларға өте маңызды шек қояды. Екінші жағынан бұл заңдар орта қозғалысының характеристикаларын байланыстыратын жаңа универсал теңдеу алудың көзі болып табылады және сонымен қатар нақты есептерді шығаруға қажетті тұйық теңдеулер жүйелерін алуға мүмкіндік береді.

Термодинамикалық күй параметрлері деп, шексіз аз бөлшектер үшін шектеулі жүйе характеристикаларын айтады. Бұл параметрлердің табиғаты әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы: геометриялық – кеңістік координаталары; механикалық – жылдамдық, тығыздық, қысым; физикалық –температура, энтропия және т.б. Параметрлердің кейбіреуі айнымалы, ал кейбіреуі – тұрақты шамалар болуы мүмкін. Параметрлердің арасында вектордың немесе тензордың компоненттері болуы мүмкін.

Күйлер кеңістігін, яғни күй параметрлері (фазалық кеңістік) координаталар болып табылатын кеңістікті ендірейік. Термодинамикалық жүйелердің әртүрлі күйлеріне, шындығында күй кеңістігінің әртүрлі нүктелері сәйкес келеді.

Егер термодинамикалық жүйе тура және кері бағытта өзінің күйлерінен бір ізді өтетін болса, ол қайтымды процесс деп аталады, ал керісінше жағдайда қайтымсыз процесс болады.

Күй кеңістігінде жүйе өзінің алғашқы орнына қайтып келетін тұйық процестерді циклдер деп атайды. Күй кеңістігінде үздіксіз процесс жағдайында циклге – тұйық қисық сәйкес келеді.

Өзімізге белгілі абсолют қатты дененің механикалық тепе-теңдігін қарастыруға болады. Егер барлық сыртқы шарттар уақыт бойынша шексіз ұзақ сақталатын болса, онда абсолют қатты дене механикалық тепе-теңдік қалпында болады. Сыртқы шарттар сақталған кезде жүйенің ішкі күйінің барлық характеристикалары өзінің мәнін мейлінше ұзақ сақтайтын болса, онда термодинамикалық жүйе тепе-теңдік күйде болады дейді. Күй кеңістігінде термодинамикалық тепе-теңдік нүктемен кескінделеді.

Термодинамикалық процестер әрі тез, әрі баяу өтуі мүмкін. Әрбір аралық күйлері тепе-теңдік күйлер болып есептелінетін шексіз баяу өтетін процестер, тепе-теңдік күйлер деп аталады. Шектелген жылдамдықтармен өтетін процестер (егер жылдамдық физикалық байланыстарға әсер ететін болса) тепе-тең емес процестер делінеді.

Физикалық денелер күйінің негізгі характеристикаларының бірі – температура. Температура туралы алғашқы мағлұмат сезімдік түйсінумен байланысты. Егер екі денені түйістіргенде А денеден В денеге жылу энергиясы берілетін болса, онда А денесінің температурасы В денесіне қарағанда жоғары (Т_А > Т_В) дейді. Егер бір-бірімен түйістірілген екі дененің температурасы бірдей болса, олардың арасында жылу энергиясының ағыны болмайды, онда екі дене термодинамикалық тепе-теңдікте тұр деп есептеледі.

Тұтас орта механикасында температура өрісін ескермеуге болмайды. Молекула-кинетикалық теориядан белгілі, температура бір еркіндік дәрежесіне сәйкес келетін молекулалардың ретсіз жылулық қозғалысының орташа энергиясына пропорционал.