Как было сказано ранее (см. предыдущую главу)
, термодинамика вместе с молекулярной физикой изучает макроскопические процессы в телах, обусловлены огромным количеством атомов и молекул, содержащихся в них.
Термодинамика - раздел физики, в котором изучаются общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Термодинамика, изучая свойства макроскопических тел, не удается в их микроскопическая природу, как молекулярная физика. Основа термодинамики - термодинамический метод исследования - метод исследования систем из большого числа частиц, оперирующий на основе законов преобразования энергии величинами, которые характеризуют систему в целом (например, давление, объем, температура), не рассматривая микроструктуру и микропроцессов, существующие в системе.
Термодинамика базируется на двух законах - фундаментальных закономерностях, установленных многовековым опытом, а также теореме Нернста (или третьем законе термодинамики). Первый закон является применением закона сохранения энергии в изучаемых термодинамикой, второй - характеризует направление протекания этих процессов. Третий закон показывает невозможность протекания процессов, приводящих к достижению термодинамического нуля температуры.
Термодинамический и статистический методы исследования являются качественно различными, но в то же время взаимодополняют друг друга. В термодинамике рассматривают термодинамическую систему - совокупность макроскопических тел, взаимодействующих и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой). Основа термодинамического метода - определение состояния термодинамической системы.
Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами состояния) - совокупность физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы. Обычно в качестве параметров состояния выбирают температуру, давление и объем. Параметры состояния системы могут изменяться. Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров, называют термодинамическим процессом. Макроскопическая система находится в термодинамическом равновесии, если ее состояние со временем не меняется (предполагается, что внешние условия данной системы при этом постоянные).
В случае любого термодинамического процесса система переходит из одного состояния в другое, при этом равновесность системы нарушается. Если, например, газ, находящийся под поршнем, сжимать, то давление газа вблизи поршня повысится, и термодинамическую равновесие будет нарушено. Это нарушение тем более, чем быстрее движется поршень. Однако при бесконечно медленном сжатии состояние газа будет оставаться практически постоянным, т.е. процесс сжатия можно считать, состоящий из совокупности последовательных равновесных состояний.