Termodynamická sústava, stavy a deje

Aby sme vedeli teplo a vnútornú energiu opisovať aj kvantitatívne, potrebujeme si zaviesť niekoľko pojmov.

• Termodynamická sústava je akákoľvek skupina telies, ktorú skúmame z hľadiska tepelných dejov. Môže ísť o pohár vody, o valec s plynom, o atmosféru Zeme aj o celú galaxiu, záleží len na tom, čo si chceme všímať.

• Stav sústavy opisujú stavové veličiny, teda tlak $p$, objem $V$, teplota $T$, hustota $\rho$ a podobne.

• Keď sa tieto hodnoty s časom nemenia, hovoríme, že sústava je v rovnovážnom stave. Rovnovážny stav je stav, do ktorého sústava prejde sama po dostatočne dlhom čase, ak je izolovaná od okolia.

• Ak do termosky naleješ horúcu vodu a pridáš ľadovú kocku, spočiatku tam vládne teplotná nerovnováha, no po niekoľkých minútach sa všetko vyrovná na jednu spoločnú teplotu, a to je práve rovnovážny stav.

• Rovnovážny dej je dej, počas ktorého je sústava v každom okamihu ľubovoľne blízko rovnovážneho stavu. To znamená, že prebieha veľmi pomaly, tak pomaly, že sa priebežne stíhajú vyrovnávať všetky vnútorné nerovnováhy. V skutočnosti ide o idealizáciu, s ktorou sa však najlepšie počíta.

• A napokon tepelne izolovaná sústava je taká, ktorá si s okolím nevymieňa teplo. Najlepším príkladom je termoska alebo kalorimeter, ku ktorému sa vrátime v ďalšej lekcii.