Компонент

Глава 1 Основні поняття термодинаміки

Термодинамічна система

 

Матеріальне тіло, що складається з досить великого числа часток, фактично або уявно виділене нами з навколишнього середовища, називається системою.

Система, в якій відбувається матеріальний обмін між складовими її частинами, називається термодинамічною.

Термодинамічна система повинна містити досить велике число часток, оскільки макроскопічні властивості тіла не повинні визначатися закономірностями руху окремих часток, а формуються в результаті їх сукупного, колективного руху.

Таким чином, термодинаміка розглядає системи, до складу яких входять лише макроскопічні об’єкти.

Системи, які зовсім не взаємодіють з навколишнім середовищем, називаються замкнутими або ізольованими.

Системи, що не обмінюються з навколишнім середовищем частками, не взаємодіють з нею будь-яким іншим чином, наприклад, теплообміном, або обміном механічною енергією, називаються закритими.

Системи, що обмінюються з навколишнім середовищем частками, називаються відкритими.

Однорідна (гомогенна) система має лише точні просторові границі, що відокремлюють її від навколишнього середовища.

В неоднорідній (гетерогенній) системі поряд із зовнішніми границями існують і внутрішні, що розділяють декілька однорідних (гомогенних) тіл, які утворюють систему.

 

Фаза

 

Гомогенна частина гетерогенної системи, що відокремлена від інших частин поверхнею розділу, на якій стрибкоподібно змінюються будь-які властивості, називається фазою.

Приклад 1. Система включає до себе дві фази: лід та воду – рис. 1, а. Між ними є поверхня розділу, при переході через яку стрибком змінюються фізичні властивості, наприклад, щільність, твердість, текучість.

Не можна плутати і ототожнювати фази системи з агрегатними станами. У той час, як агрегатних станів усього чотири (твердий, рідкий, газоподібний, плазмовий), в гетерогенній системі може утворюватися значно більша кількість фаз - рідких, твердих і т.ін.

 

а – з твердою і рідкою фазами; б – з двома рідкими фазами

Рисунок 1 - Двофазні системи

 

Приклад 2. У сосуді є дві рідними: вода і олія – рис. 1, б. Система представлена одним агрегатним станом – рідким, при цьому рідкий агрегатний стан включає до себе дві ж рідкі фази. При переході через міжфазну границю стрибком змінюється щільність, в’язкість і текучість двох рідких фаз.

Компонент

 

Будь-яка система, як гомогенна, так і гетерогенна, утворена вихідними незалежними речовинами – простими (хімічними елементами) або складними (сполуками хімічних елементів). Таким чином, компонент – це така частина системи, вміст якої не залежить від вмісту інших частин.

Приклад. В тиглі розміщений розплав алюмінію, у якому розчинено декілька відсотків міді. У цій системі є два компоненти: алюміній і мідь. Ці два компоненти утворюють одну рідку фазу.

Слід враховувати, що якщо в даній фазі є N різних хімічних елементів, між якими можливі n хімічних реакцій, то число компонентів в даній системі дорівнює N-n.