Николай Иович Белоконь - Термодинамика

Н.И. БЕЛОКОНЬ

ТЕРМОДИНАМИКА
Электронная верcия 2-я, исправленная

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА

1954

ЛЕНИНГРАД

1

ПРЕДИСЛОВИЕ
Основу классической термодинамики составляют ее первое и второе начала,
первичные математические выражения которых были получены примерно 100 лет назад.
Первое начало термодинамики является математическим выражением закона
сохранения энергии. Основным и неизменным подтверждением закона сохранения энергии
служат результаты многовекового опыта познания природы. Попытки прямого отрицания
закона сохранения энергии давно уже прекращены, однако, еще в недалеком прошлом имели
место попытки ограничительного толкования этого принципа: закон сохранения энергии
предполагался верным лишь в статистическом смысле слова, т.е. при большом числе
элементарных процессов, например в условиях изменения состояния атома, закон сохранения
энергии не считался неизменно обязательным. В настоящее время попытки ограничительного
толкования закона сохранения энергии, как и попытки прямого его отрицания, убедительно
опровергнуты, и нет никаких сомнений, что закон сохранения энергии действителен в
условиях любых процессов, протекающих в природе.
Второе начало классической термодинамики формулируется как объединенный
принцип существования и возрастания некоторой функции состояния вещества − энтропии.
Принципы существования и возрастания энтропии по своему содержанию и научной
значимости весьма различны и неравноценны.
Принцип существования энтропии приводит к выводу весьма важных общих
дифференциальных соотношений термодинамики , устанавливающих связь между
различными функциями состояния вещества. Эти дифференциальные соотношения являются
контрольными или исходными соотношениями в изучении физических свойств тел и в
построениях абсолютной термодинамической шкалы температур и их научное значение
трудно переоценить.
Принцип возрастания энтропии формулируется как утверждение о необратимом
течении непосредственно наблюдаемых в природе явлений: во всех случаях изменения
состояния изолированных систем энтропия этих систем возрастает. Принцип возрастания
энтропии используется главным образом в исследованиях pавновесий термодинамических
систем и в определении направления течения физических процессов, химических реакций и
т.п., причем результаты всякого исследования на основе принципа возрастания энтропии
выражаются в форме неравенств.
В основу построения второго начала классической термодинамики как объединенного
принципа существования и возрастания энтропии в явном виде полагается лишь постулат о
необратимом характере некоторых явлений природы: Р. Клаузиус в качестве явной
предпосылки (постулата) использует утверждение о необратимости прямого теплообмена
между телами, М. Планк − утверждение о необратимости превращений работы в тепло
путем трения и т.п.
Мысль о необходимости разделения принципов существования и возрастания
энтропии приводит к задаче независимого обоснования этих принципов, так как подобное
2

разделение может быть в научном отношении оправдано лишь при непременном условии
независимого обоснования разделяемых принципов, причем должна быть также доказана
незакономерность совмещенного обоснования обоих принципов.
Некоторые особенности построений основных принципов классической
термодинамики и введение лишних предпосылок (в частности, введение условия обратимости
вместо необходимого и достаточного условия равновесного течения процессов в построении
первого начала термодинамики, использование постулатов необратимости в обосновании
принципа существования энтропии и т. п.) привели к существенным ограничениям:
аналитические равенства классической термодинамики действительны лишь для
обратимых процессов.
Основу термодинамики составляет закон сохранения энергии. Высокая степень
общности этого закона дает основания для постановки вопроса о необходимости уменьшения
числа ограничивающих условий в обосновании и применении расчетных cooтношений
термодинамики. Руководствуясь этими соображениями, автор поставил перед собой задачу
построения курса термодинамики на основе обобщенного выражения первого начала
термодинамики для обратимых и необратимых --">