Starea sistemului termodinamic

Numim stare a unui sistem totalittea proprităților lui la un moment dat.

Cele mai multe dintre proprietăţile unui sistem termodinamic pot fi caracterizate prin mărimi fizice măsurabile care, într-o stare dată a sistemului termodinamic, au valori numerice bine precizate.

Se numesc parametri de stare mărimile fizice măsurabile care caracterizează proprietăţile sistemului termodinamic.

Exemple: volumul, presiunea, masa, temperatura etc.
Observaţii:

  • Mulţimea valorilor tuturor parametrilor de stare determină complet starea sistemului termodinamic.
  • Între parametrii de stare există diferite relaţii. Din mulţimea parametrilor de stare, se pot alege unii parametri care iau valori în mod independent, valorile celorlalţi fiind determinate de relaţiile menţionate.

De exemplu, dacă se aleg masa m şi volumul V ca parametri independenţi, atunci densitatea ρ = m/V nu este un parametru de stare independent.
Parametrii de stare se pot clasifica în:

  • parametri intensivi care pot avea valori diferite în puncte diferite ale sistemului. Exemple: presiunea, temperatura, densitatea.
  • parametri extensivi care pot caracteriza sistemul termodinamic ca ansamblu şi nu se pot defini într-un punct dat. Exemple: masa, volumul, cantitatea de substanţă, energia internă.

O altă clasificare a parametrilor de stare este:

  • parametri de poziţie. Exemplu: volumul.
  • parametri de forţă. Exemplu: presiunea.

Observaţie:
Studierea unui sistem termodinamic începe întotdeauna cu stabilirea parametrilor de stare care determină starea sa.

Considerăm o cantitate de gaz închis într-un cilindru cu piston mobil, iniţial ţinut fix. Acţionând din exterior se deplasează brusc pistonul. Se constată că, imediat după deplasarea bruscă a pistonului, gazul este distribuit neuniform în cilindru. Datorită agitaţiei termice gazul începe să se destindă, pentru a ocupa întreg volumul disponibil.

sistem%202.jpg

În timpul destinderii unii parametri de stare (presiunea, densitatea), în regiuni diferite ale cilindrului, au valori diferite. Densitatea gazului variază de la un punct la altul. De asemenea, într-o regiune oarecare a cilindrului densitatea gazului se modifică, în timpul destinderii, de la un moment dat la altul. O astfel de stare, în care parametrii de stare iau valori care variază atât de la un punct la altul, cât şi de la un moment la altul, este numită stare de neechilibru.

Se numeşte stare de neechilibru acea stare a unui sistem termodinamic în care parametrii de stare au valori care variază în timp.

Se numeşte stare de echilibru termodinamic acea stare a unui sistem termodinamic în care parametrii au valori care nu variază în timp.

Starea iniţială a gazului închis în cilindrul cu piston mobil (a) era o stare de echilibru termodinamic. Imediat după deplasarea bruscă a pistonului gazul s-a distribuit neuniform în cilindru (b), starea sa devenind o stare de neechilibru. Gazul a început să se destindă, tinzând să ocupe întreg volumul disponibil. După un timp oarecare sistemul a ajuns din nou într-o stare de echilibru termodinamic, compatibilă cu noile condiţii exterioare (c). Această constatare consti-tuie conţinutul principiului echilibrului termodinamic.
Principiul echilibrului termodinamic

Oricare ar fi starea sa iniţială, un sistem termodinamic, aflat în condiţii exterioare constante în timp, ajunge întotdeauna într-o stare de echilibru termodinamic, pe care nu o poate părăsi decât prin modificarea condiţiilor exterioare.

Observaţie:
Trecerea sistemului termodinamic din starea sa iniţială în starea finală de echilibru termodinamic nu se face instantaneu, ci durează un timp oarecare. Acest timp este numit timp de relaxare.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License