7.1.1.1.Описание систем и процессов

(Примечание: размерности физических величин в настоящем приложении приводятся в системе СИ)

Термодинамическая система представляет собой некоторое количество вещества, окруженное определенной границей, выбранной для целей термодинамического анализа. Все, что находится за пределами системы, называется внешней средой. Если система не обменивается веществом с внешней средой, она называется закрытой. В противном случае система считается открытой.

Важным классом систем, часто встречающимся в инженерной практике, являются стационарные системы. Стационарная система может быть определена как любая область пространства с заданными границами, через которую движутся материальные потоки, причем характеристики вещества как внутри системы, так и на ее границах не меняются с течением времени. Понятие стационарной системы может использоваться при анализе различных устройств, включая компрессоры, газовые и паровые турбины, котлы, насосы, теплообменники и т.д. Общей особенностью всех перечисленных устройств является то, что в них поступают и их покидают один или несколько материальных потоков. Подобная система может также называться системой в стационарном или установившемся режиме, контрольным объемом в стационарных условиях или проточной системой.

Любая характеристика системы называется свойством. В частности, к свойствам относятся такие хорошо известные параметры, как температура, объем, давление и масса. Свойства, не зависящие от размера системы (например, температура, давление, плотность), называются интенсивными, а свойства, зависящие от размера системы (масса, объем, общая энергия), – экстенсивными. Если система состоит из нескольких частей, значение экстенсивного свойства системы в целом равно сумме значений соответствующих свойств частей системы. Отношение экстенсивной величины к массе системы или количеству вещества в ней называется удельной величиной. Состояние системы определяется ее свойствами. Любое уравнение, определяющее соотношение между различными свойствами системы, называется уравнением состояния.

Состояние системы называется равновесным, если оно остается неизменным при условии изоляции системы от внешней среды. Любое изменение свойств системы называется процессом. Если ни одно из свойств системы не меняется с течением времени, состояние системы называется стационарным. Если в результате процесса система возвращается в исходное состояние, говорят, что система совершила цикл. Обратимым называется процесс, после совершения которого как система, так и внешняя среда могут быть возвращены в исходное состояние. Если это невозможно, процесс называется необратимым. Процессы, в которых участвует трение или