Cтраница 2
До известной степени противопоставлением статистическому методу является метод термодинамический, принесший богатые плоды и до сих пор остающийся основанием всех энергетических расчетов и расчетов химических равновесий. Этот метод, занимающий особенно большое место в курсах физической химии, является, прежде всего, широким обобщением фактического материала в области взаимной связи и взаимных превращений разных форм энергии. Законы термодинамики, по существу, являются выражением суммарного результата статистических закономерностей, и все выводы термодинамики в применении к химии могут, в принципе, быть получены также и с помощью статистического метода, однако, большей частью гораздо более сложным путем. Важно то, что применение термодинамики не требует знания механизма процессов, в то время как для статистического описания это необходимо. Поэтому применение термодинамики в ее классических рамках более просто и не зависит от полноты или правильности наших сведений о внутреннем механизме процессов. Зато термодинамический метод никогда не может дать столь полных сведений, как статистический, и должен быть дополнен последним во всех случаях, когда задача должна быть решена теоретическим путем до конца, вплоть до числовых результатов. [16]
При анализе найденных выражений ( II, 7 - II, 11) обращает на себя внимание единообразие формы представления количеств воздействия различного рода - механического, электрического, химического и термического. Каждое количество воздействия получено умножением потенциала на изменение координаты состояния соответствующего рода. Единообразие количественных законов для различных форм движения материи имеет глубокий смысл: в этом единообразии отражается единство природы окружающего нас материального мира. Наиболее характерные общие черты всех этих столь непохожих друг на друга разнородных явлений наглядно выступают при их изучении методами термодинамики. Выше ( § 1) было отмечено, что это обстоятельство составляет основную особенность термодинамики как науки. Благодаря этой особенности выводы термодинамики отличаются исключительной общностью и достоверностью. Этим же объясняется широкое проникновение термодинамики в самые различные области человеческого знания. [17]
Задачей термодинамики является описание фазовых равновесий и свойств отдельных фаз. Не существует каких-либо ограничений для общего числа фаз любой системы. Например, для воды известно семь типов льда, жидкая вода и пар. Для углерода известны две твердые фазы, но жидкий углерод до сих пор еще не получен - этому отвечают пока экспериментально недостижимые значения температуры и давления. Однако при равновесии число одновременно существующих фаз не является произвольным. Оно определяется правилом фаз Гиббса. Многие выводы термодинамики получены как чисто математические заключения, тем не менее они позволяют установить связи между измеряемыми величинами. Как правило, такие уравнения являются следствием существования определенных функций состояния или вытекают из самого факта существования определенного уравнения. Правило фаз Гиббса - следствие существования системы уравнений, однозначно описывающих равновесие многофазной системы. [18]