Объектом термодинамического исследования является термодинамическая система. В принципе это любое макроскопическое тело или совокупность тел. Выбор системы совершенно произволен и диктуется задачами исследования. Термодинамическая система выделяется из окружающей среды контрольной поверхностью. Это может быть реальная физическая оболочка или абстрактная математическая поверхность.[ ...]
В качестве термодинамических систем могут выступать клетки организма, выделенные контрольной поверхностью, — мембрана, органы, отдельные организмы и их популяции, биоценозы, экологические системы и т.д.[ ...]
Систему, не взаимодействующую с окружающей средой, называют замкнутой. Если система не обменивается с окружающей средой веществом, то она называется закрытой. Закрытые системы, не обменивающиеся теплом с окружающей средой, называются адиабатическими. Механически изолированная система не совершает работу. Биологические системы являются открытыми, они обмениваются веществом с окружающей средой. Именно благодаря этому факту, они существуют и развиваются.[ ...]
Переменные, которыми оперируют в термодинамике, такие как давление, температура, плотность и т.д., называют параметрами состояния. В общем случае при взаимодействии системы с окружающей средой происходит изменение параметров состояния, т.е. система совершает термодинамический процесс. Принципиально возможен такой процесс, при котором в каждый момент времени система находится в состоянии равновесия, т.е. параметры системы одинаковы по всему объему. Такой процесс называется равновесным. Если при совершении такого процесса в прямом и обратном направлениях не происходит никаких остаточных изменений ни в самой системе, ни в окружающей среде, то процесс будет обратимым.[ ...]
Классическая термодинамика изучает равновесные системы и процессы. Опыт показывает, что если систему замкнуть, то она неизбежно придет в состояние равновесия и никогда самопроизвольно из него не выйдет. Процесс самопроизвольного стремления замкнутой системы к состоянию равновесия называется процессом релаксации. Очевидно, процесс будет равновесным в том случае, когда скорости изменения параметров за счет взаимодействия системы со средой будут меньше скоростей их изменений в соответствующих релаксационных процессах. В этом случае в каждой фазе процесса система успеет срелаксировать к состоянию равновесия.[ ...]
Если это условие не будет выполняться, то внутреннее равновесие нарушается, в системе возникнут градиенты параметров (температур, давлений, концентраций веществ) и она будет совершать неравновесный процесс, который в принципе необратим. Такие процессы изучаются неравновесной термодинамикой (термодинамикой необратимых процессов). Все реальные процессы в макроскопических системах, в том числе и экологических, в той или иной степени необратимы.[ ...]
Вернуться к оглавлению