Внешние и внутренние параметры термодинамической системы

В некоторых случаях в литературе используются такие понятия, как внешние и внутренние параметры (свойства) термодинамической системы. Значение этих терминов не является устоявшимся, поэтому использовать их следует с осторожностью.

Поскольку термодинамическая система существует в конкретном пространстве, она может обладать некоторой энергией как целое, как некий черный ящик. В частности, если система имеет массу т и движется со скоростью V, очевидно, она обладает запасом кинетической энергии; если система находится в гравитационном поле на высоте z относительно некоторого уровня отсчета, она обладает запасом потенциальной энергии. При определенных условиях (изменение скорости системы или ее положения в пространстве) возможен переход части кинетической и (или) потенциальной энергии во внутреннюю энергию и обратно. Например, при торможении потока происходит переход его кинетической энергии в тепловую. При сгорании топлива возможно преобразование внутренней его энергии в механическую. Таким образом, можно утверждать, что свойства системы, которые характеризуют ее положение в пространстве (скорость, высота), являются внешними. Тогда внутренними параметрами следует считать такие свойства системы, которые характеризуют ее внутреннее состояние. Именно в этом смысле используются термины «внешний и внутренний параметры» в современной американской и немецкой литературе по термодинамике. При такой трактовке внешние параметры нельзя использовать в качестве переменных в фундаментальном уравнении.

Есть и другая трактовка этих терминов, предполагающая существование экстенсивных свойств системы, непосредственное изменение которых приводит к изменению состояния системы. Например, повысить давление в системе можно, по крайней мере, тремя способами:

• • путем уменьшения объема (газ в цилиндре под поршнем);
• • путем нагрева (газ в баллоне);
• • путем увеличения массы вещества (закачивание газа в баллон).

Экстенсивные свойства такого рода иногда называют внешними. В отличие от них, некоторые свойства системы (энтальпию, внутреннюю энергию, давление, температуру или химический состав) непосредственно изменять нельзя. Такие свойства системы можно назвать внутренними.