Aby wizualnie przedstawić warunki równowagi, należy wyjść od prostego modelu mechanicznego, który w zależności od zmiany energii potencjalnej w zależności od położenia ciała ujawnia trzy stany równowagi:
1. Stabilna równowaga.
2. Równowaga labilna (niestabilna).
3. Równowaga metastabilna.
Stosując model pudełka zapałek staje się jasne, że środek ciężkości pudełka stojącego na krawędzi (równowaga metastabilna) musi zostać podniesiony tylko po to, aby pudełko opadło na szeroki bok poprzez stan labilny, tj. do mechanicznie stabilnego stanu równowagi, który odzwierciedla stan najniższej energii potencjalnej (rys. 9.1.1).

Równowaga termiczna charakteryzuje się brakiem gradientów temperatury w układzie. Równowaga chemiczna występuje, gdy nie ma reakcji netto między dwiema substancjami, która powoduje zmianę, tj. wszystkie reakcje zachodzą równie szybko w kierunku do przodu i do tyłu.
Równowaga termodynamiczna istnieje, jeśli w układzie są spełnione mechaniczne, termiczne i chemiczne warunki równowagi. Dzieje się tak, gdy energia swobodna jest minimalna. Przy stałym ciśnieniu, jak jest to ogólnie przyjęte w metalurgii, energię swobodną należy przyjmować jako energię swobodną Gibbsa C, zwaną entalpią swobodną:

W tym przypadku H jest entalpią, czyli zawartością ciepła, lub sumą energii wewnętrznej E i energii przemieszczenia pV przy ciśnieniu p i objętości V zgodnie z

Zakładając stałą objętość V, można zastosować swobodną energię Helmholtza F:

Z tych zależności wynika, że ​​stan równowagi charakteryzuje się wartościami ekstremalnymi. Oznacza to, że energia swobodna Gibbsa jest minimalna. Z równania (9.1.1) wynika, że ​​energię swobodną Gibbsa wyznaczają dwie składowe, a mianowicie entalpia, czyli zawartość ciepła H i entropia S. Fakt ten jest istotny dla zrozumienia zależności temperaturowej istnienia różnych faz.
Zachowanie energii swobodnej Gibbsa przy zmianach temperatury jest inne dla substancji w fazie gazowej, ciekłej i stałej. Oznacza to, że w zależności od temperatury danej fazy (która jest równoważna stanowi skupienia) energia swobodna Gibbsa jest minimalna. Zatem w zależności od temperatury w stabilnej równowadze zawsze znajdzie się ta faza, której energia swobodna Gibbsa w danej temperaturze jest odpowiednio najniższa (rys. 9.1.2).
Fakt, że energia swobodna Gibbsa składa się z entalpii i entropii, staje się jasny na przykładzie zależności temperaturowej stref istnienia różnych modyfikacji cyny. Zatem tetragonalna (biała) β-cyna jest stabilna w temperaturach> 13 ° C, sześcienna diamentopodobna (szara) α-cyna występuje w stabilnej równowadze poniżej 13 ° C (alotropia).

Jeżeli w normalnych warunkach 25°C i 1 bara zawartość ciepła stabilnej fazy β przyjmie się jako 0, wówczas dla szarej cyny otrzyma się zawartość ciepła 2 kJ/mol. Zgodnie z zawartością ciepła w temperaturze 25°C β-cyna powinna zostać przekształcona w α-cynę po uwolnieniu 2 kJ/mol, pod warunkiem, że układ o niższej zawartości ciepła powinien być stabilny. W rzeczywistości taka transformacja nie zachodzi, ponieważ tutaj stabilność fazowa jest zapewniona przez wzrost amplitudy entropii.
Ze względu na wzrost entropii podczas przemiany α-cyny w β-cynę w normalnych warunkach, wzrost entalpii jest więcej niż kompensowany, tak że swobodna energia Gibbsa C=H-TS dla modyfikacji białej β-cyny faktycznie spełnia warunek minimalny.
Podobnie jak energia, entropia układu zachowuje się addytywnie, tj. cała entropia układu powstaje z sumy poszczególnych entropii. Entropia jest parametrem stanu i dlatego może charakteryzować stan układu.
Zawsze sprawiedliwie

gdzie Q jest ciepłem dostarczonym do układu.
W przypadku procesów odwracalnych znak równości ma znaczenie. Dla układu izolowanego adiabatycznie dQ=0, zatem dS>0. Statystycznie entropię można zobrazować faktem, że przy mieszaniu cząstek nierównomiernie wypełniających przestrzeń (jak np. przy mieszaniu gazów) najbardziej prawdopodobny jest stan rozkładu jednorodnego, tj. możliwie losowy rozkład. Wyraża to entropię S jako miarę dowolnego rozkładu w systemie i jest definiowane jako logarytm prawdopodobieństwa:

gdzie k jest stałą Boltzmanna; w jest prawdopodobieństwem rozkładu, na przykład, dwóch typów cząsteczek gazu.

17.01.2020

Transformatory suche z odlanymi uzwojeniami izolacyjnymi o mocy od dwudziestu pięciu do trzech tysięcy sto pięćdziesiąt kilowatów i klasach napięcia do dziesięciu kilowatów...

17.01.2020

Wykonywanie prac hydroizolacyjnych jest potrzebą, która czasami pojawia się podczas budowy rurociągów gazowych, naftowych i innych. Od negatywnego wpływu czynników zewnętrznych...

17.01.2020

Prace spawalnicze uważane są za niebezpieczne dla zdrowia. Wzrok podczas urazów związanych z pracą jest zagrożony....

16.01.2020

Zakup wózka magazynowego nie jest prostym procesem. Wyboru należy dokonać w oparciu o kilka kryteriów jednocześnie. Aby nie popełnić błędu...

15.01.2020

Zaletami systemu nieulotnego jest to, że korzystając z niego nie trzeba się martwić o przerwę w dostawie prądu, system ten będzie działał autonomicznie i...

15.01.2020

Obecnie egzotyczne, lekkie meble bambusowe znajdują zastosowanie w różnych stylach wnętrz. Bambus szczególnie korzystnie prezentuje się w środowisku afrykańskim, japońskim, ekologicznym i wiejskim.

13.01.2020

Folia falista jest materiałem niezwykle wszechstronnym. Nie wymaga praktycznie żadnej konserwacji, wygląda atrakcyjnie, jest bardzo prosty w montażu, trwały i niezawodny. Bogaty...

13.01.2020

Obecnie na rynku istnieje duże zapotrzebowanie na różnorodne produkty wykonane z surowców ze stali nierdzewnej. Takie zapotrzebowanie w tej chwili jest...

13.01.2020

Istnieją różne rodzaje remontów mieszkań. Aby nie pomylić się w definicjach, wyjaśniając swoje pragnienia pracownikom organizacji zamawiającej, najpierw potrzebujesz...

Systemy makroskopowe często posiadają „pamięć”; zdają się pamiętać swoją historię. Na przykład, jeśli użyjesz łyżki do zorganizowania ruchu wody w filiżance, wówczas ruch ten będzie trwał przez pewien czas, ale z bezwładnością. Stal po obróbce mechanicznej uzyskuje specjalne właściwości. Jednak z biegiem czasu pamięć zanika. Ruch wody w kubku zatrzymuje się, naprężenia wewnętrzne w stali osłabiają się w wyniku odkształcenia plastycznego, a niejednorodności stężeń zmniejszają się w wyniku dyfuzji. Można argumentować, że systemy mają tendencję do osiągania stosunkowo prostych stanów, które nie zależą od wcześniejszej historii systemu. W niektórych przypadkach osiągnięcie tego stanu następuje szybko, w innych - powoli. Jednak wszystkie systemy dążą do stanów, w których o ich właściwościach decydują czynniki wewnętrzne, a nie wcześniejsze zakłócenia. Takie proste, ograniczające stany są z definicji niezależne od czasu. Stany te nazywane są równowagą. Możliwe są sytuacje, gdy stan układu jest niezmienny, ale występują w nim przepływy masy lub energii. W tym przypadku nie mówimy o stanie równowagi, ale o stanie stacjonarnym.

Stan układu termodynamicznego, charakteryzujący się w stałych warunkach zewnętrznych niezmiennością parametrów w czasie i brakiem przepływów w układzie, nazywa się równowagą.

Stan równowagi- stan graniczny, do którego zmierza układ termodynamiczny odizolowany od wpływów zewnętrznych. Warunek izolacji należy rozumieć w tym sensie, że tempo procesów ustalania się równowagi w systemie jest znacznie większe niż tempo zmian warunków na granicach systemu. Przykładem jest proces spalania paliwa w komorze spalania silnika rakietowego. Czas przebywania elementu paliwowego w komorze jest bardzo krótki (10_3 - 1(N s), jednak czas potrzebny do ustalenia równowagi wynosi około 10~5 s. Innym przykładem jest bardzo powolny przebieg procesów geochemicznych w skorupie ziemskiej , ale czas życia tego rodzaju układów termodynamicznych oblicza się w milionach lat, dlatego w tym przypadku zastosowanie ma model równowagi termodynamicznej.

Korzystając z wprowadzonej koncepcji, możemy sformułować następujący postulat: istnieją specjalne stany układów prostych - takie, które całkowicie charakteryzują się makroskopowymi wartościami energii wewnętrznej U, tom V i liczbę moli p i p 2 > ja, składniki chemiczne. Jeżeli rozpatrywany układ ma bardziej złożone właściwości mechaniczne i elektryczne, wówczas wzrasta liczba parametrów niezbędnych do scharakteryzowania stanu równowagi (należy uwzględnić obecność sił napięcia powierzchniowego, pól grawitacyjnych, elektromagnetycznych itp.).

Z praktycznego punktu widzenia eksperymentator musi zawsze ustalić, czy badany układ znajduje się w równowadze. Do tego brak widocznych zmian w systemie nie wystarczy! Na przykład dwa pręty stali mogą mieć ten sam skład chemiczny, ale zupełnie różne właściwości w wyniku obróbki mechanicznej (kucie, prasowanie), obróbki cieplnej itp. jeden z nich. Jeżeli właściwości badanego układu nie można opisać za pomocą matematycznego aparatu termodynamiki, jest to Może oznacza, że ​​układ nie jest w równowadze.

W rzeczywistości bardzo niewiele systemów osiąga stan absolutnej równowagi. W szczególności w tym stanie wszystkie materiały radioaktywne muszą mieć stabilną formę.

Można argumentować, że układ jest w równowadze, jeśli jego właściwości są odpowiednio opisane za pomocą aparatu termodynamiki.

Warto pamiętać, że w mechanice równowaga układu mechanicznego to stan układu mechanicznego pod działaniem sił, w którym wszystkie jego punkty pozostają w spoczynku względem rozpatrywanego układu odniesienia.

Przyjrzyjmy się dwóm przykładom wyjaśniającym pojęcie równowagi w termodynamice. Jeżeli dojdzie do kontaktu układu termodynamicznego z otoczeniem, to w ogólnym przypadku rozpocznie się proces, któremu będzie towarzyszyć zmiana niektórych parametrów układu. W takim przypadku niektóre parametry nie ulegną zmianie. Niech układ składa się z cylindra, w którym znajduje się tłok (ryc. 1.9). W początkowej chwili tłok jest nieruchomy. Po prawej i lewej stronie znajduje się gaz. Ciśnienie na lewo od tłoka wynosi R Ach, po prawej - R w I p A > p b Jeśli usuniesz łącznik, tłok zostanie uwolniony i zacznie się przesuwać w prawo, podczas gdy objętość podsystemu A zacznie rosnąć, a prawy zacznie się zmniejszać (-D VB = D V A). Podsystem A traci energię, podsystem W zdobywa ją, presja r A spadek ciśnienia r w wzrasta, aż ciśnienia po lewej i prawej stronie tłoka zrównają się. W tym przypadku masy gazów podukładów po lewej i prawej stronie tłoka nie zmieniają się. Zatem w rozpatrywanym procesie energia jest przenoszona z jednego podsystemu do drugiego na skutek zmian ciśnienia i objętości. Zmiennymi niezależnymi w rozpatrywanym procesie są ciśnienie i objętość. Parametry tego stanu przyjmą stałe wartości po pewnym czasie od zwolnienia tłoka i pozostaną niezmienione, dopóki na układ nie wpłynie wpływ z zewnątrz. Osiągnięty stan to równowaga.

Stan równowagi - jest to końcowy stan procesu interakcji jednego lub większej liczby systemów z ich otoczeniem.

Jak wynika z powyższego przykładu parametry układu w stanie równowagi zależą od stanu początkowego układu (jego podsystemów) oraz otoczenia. Należy zaznaczyć, że wskazana zależność pomiędzy stanem początkowym i końcowym jest jednostronna i nie pozwala na odtworzenie początkowego stanu nierównowagowego w oparciu o informacje o parametrach stanu równowagi.

Ryż. 1.9.

Układ termodynamiczny jest w równowadze, jeśli wszystkie parametry stanu nie zmieniają się po odizolowaniu układu od innych układów i otoczenia.

Siłą napędową rozważanego procesu ustalania równowagi była różnica ciśnień po lewej i prawej stronie tłoka, tj. różnica parametrów intensywnych. W początkowej chwili Ar = r l -r v*0, w momencie końcowym Ar = 0, p" A = Pv-

Jako kolejny przykład rozważmy układ pokazany na ryc. 1.10.

Ryż. 1.10.

Systemy powłokowe A I W - nieodkształcalny i żaroodporny (adiabatyczny). W początkowej chwili gaz w układzie W ma temperaturę pokojową, w układzie jest woda A Ogrzewany Ciśnienie systemowe W mierzone za pomocą manometru. W pewnym momencie warstwa termoizolacyjna pomiędzy A I W usunięty (ściana pozostaje nieodkształcalna, ale staje się przepuszczalna dla ciepła (diatermiczna)). Ciśnienie systemowe W zaczyna rosnąć, oczywiste jest, że energia jest przekazywana Od A do B, jednocześnie nie obserwuje się żadnych widocznych zmian w układach, nie ma ruchów mechanicznych. Patrząc w przyszłość, powiemy, że ten mechanizm przenoszenia energii można uzasadnić drugą zasadą termodynamiki. W poprzednim przykładzie w procesie ustalania równowagi zmieniły się dwie współrzędne - ciśnienie i objętość. Można założyć, że w drugim przykładzie powinny zmienić się także dwie współrzędne, z których jedna to ciśnienie; W drugiej nie mogliśmy zaobserwować zmiany.

Doświadczenie pokazuje, że po pewnym czasie stan systemów Oj B przestanie się zmieniać i zostanie ustalony stan równowagi.

Termodynamika zajmuje się stanami równowagi. Termin „równowaga” oznacza, że ​​działanie wszystkich sił w systemie i wewnątrz niego jest zrównoważone. W tym przypadku siły napędowe wynoszą zero i nie ma przepływów. Stan układu równowagi nie zmienia się, jeśli układ jest odizolowany od otoczenia.

Rozróżniamy rodzaje równowagi: termiczną (termiczną), mechaniczną, fazową i chemiczną.

W systemie w państwie termiczny równowagi, temperatura jest taka sama w każdym punkcie i nie zmienia się w czasie. W systemie w państwie mechaniczny równowagi, ciśnienie jest stałe, chociaż wielkość ciśnienia może się różnić w zależności od punktu (słup wody, powietrza). Faza równowaga - równowaga pomiędzy dwiema lub więcej fazami substancji (para wodna - ciecz, lód - woda). Jeśli system osiągnie stan chemiczny równowagi, nie można w niej wykryć zmian stężeń substancji chemicznych.

Jeżeli układ termodynamiczny znajduje się w równowadze, zakłada się, że osiągnął równowagę wszystkich typów (termiczną, mechaniczną, fazową i chemiczną). W przeciwnym razie system nie jest w równowadze.

Charakterystyczne oznaki stanu równowagi:

• 1) nie zależy od czasu (stacjonarność);
• 2) charakteryzujący się brakiem przepływów (w szczególności ciepła i masy);
• 3) nie zależy od „historii” rozwoju systemu (system „nie pamięta” jak doszedł do tego stanu);
• 4) stabilny wobec wahań;
• 5) w przypadku braku pól nie zależy od położenia w systemie w obrębie fazy.

Stan układu termodynamicznego, do którego samoistnie dochodzi po dostatecznie długim czasie w warunkach izolacji od otoczenia, po którym parametry stanu układu nie zmieniają się już w czasie. Proces przechodzenia układu do stanu równowagi zwanego relaksacją. W równowadze termodynamicznej ustają wszystkie nieodwracalne procesy w układzie - przewodność cieplna, dyfuzja, reakcje chemiczne itp. O stanie równowagi układu decydują wartości jego parametrów zewnętrznych (objętość, natężenie pola elektrycznego, magnetycznego itp.), a także temperatura. Ściśle mówiąc, parametry stanu układu równowagi nie są absolutnie stałe - w mikroobjętościach mogą występować niewielkie wahania wokół ich średnich wartości (wahania). Izolacja systemu jest zwykle wykonywana za pomocą ścian stałych, które są nieprzepuszczalne dla substancji. W przypadku, gdy ściany stałe izolujące układ praktycznie nie przewodzą ciepła, następuje izolacja adiabatyczna, w której energia układu pozostaje niezmieniona. W przypadku ścian przewodzących ciepło (diatermicznych) pomiędzy systemem a środowiskiem zewnętrznym, do momentu ustalenia się równowagi możliwa jest wymiana ciepła. Przy długotrwałym kontakcie termicznym takiego układu ze środowiskiem zewnętrznym, które ma bardzo dużą pojemność cieplną (termostat), temperatury układu i otoczenia wyrównują się i zachodzi równowaga termodynamiczna. W przypadku ścian półprzepuszczalnych dla materii równowaga termodynamiczna zachodzi, jeśli w wyniku wymiany materii pomiędzy układem a środowiskiem zewnętrznym potencjały chemiczne otoczenia i układu zrównają się.

Jednym z warunków równowagi termodynamicznej jest równowaga mechaniczna, w której nie są możliwe żadne makroskopowe ruchy części układu, ale dopuszczalny jest ruch translacyjny i obrót układu jako całości. W przypadku braku pól zewnętrznych i rotacji układu, warunkiem jego równowagi mechanicznej jest stałość ciśnienia w całej objętości układu. Kolejnym niezbędnym warunkiem równowagi termodynamicznej jest stałość temperatury i potencjału chemicznego w objętości układu. Wystarczające warunki równowagi termodynamicznej można uzyskać z drugiej zasady termodynamiki (zasada maksymalnej entropii); zalicza się do nich np. wzrost ciśnienia wraz ze spadkiem objętości (w stałej temperaturze) oraz dodatnią wartość pojemności cieplnej przy stałym ciśnieniu. Ogólnie rzecz biorąc, układ znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej, gdy potencjał termodynamiczny układu, odpowiadający zmiennym niezależnym w warunkach eksperymentalnych, jest minimalny. Na przykład:

Izolowany (absolutnie nie oddziałujący z otoczeniem) system ma maksymalną entropię.

Układ zamknięty (wymienia tylko ciepło z termostatem) to minimum darmowej energii.

System o stałej temperaturze i ciśnieniu to minimalny potencjał Gibbsa.

Układ o stałej entropii i objętości ma minimalną energię wewnętrzną.

Układ o stałej entropii i ciśnieniu - entalpia minimalna.

13. Zasada Le Chateliera-Browna

Jeżeli na układ będący w stabilnej równowadze oddziałuje się z zewnątrz poprzez zmianę któregokolwiek z warunków równowagi (temperatura, ciśnienie, stężenie), wówczas nasilają się w układzie procesy mające na celu kompensację wpływu zewnętrznego.

Wpływ temperatury zależy od znaku efektu cieplnego reakcji. Wraz ze wzrostem temperatury równowaga chemiczna przesuwa się w kierunku reakcji endotermicznej, a wraz ze spadkiem temperatury w kierunku reakcji egzotermicznej. W ogólnym przypadku, gdy zmienia się temperatura, równowaga chemiczna przesuwa się w kierunku procesu, w którym znak zmiany entropii pokrywa się ze znakiem zmiany temperatury. Na przykład w reakcji syntezy amoniaku:

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q - efekt cieplny w warunkach normalnych wynosi +92 kJ/mol, reakcja jest egzotermiczna, dlatego wzrost temperatury prowadzi do przesunięcia równowagi w kierunku substancji wyjściowych i zmniejszenia wydajności reakcji produkt.

Ciśnienie znacząco wpływa na pozycji równowagi w reakcjach z udziałem substancji gazowych, której towarzyszy zmiana objętości na skutek zmiany ilości substancji podczas przejścia od substancji wyjściowych do produktów: wraz ze wzrostem ciśnienia równowaga przesuwa się w kierunku, w którym całkowita liczba moli gazów maleje i odwrotnie.

W reakcji syntezy amoniaku ilość gazów zmniejsza się o połowę: N2 + 3H2 ↔ 2NH3, co oznacza, że ​​wraz ze wzrostem ciśnienia równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia NH3.

Działa również wprowadzenie gazów obojętnych do mieszaniny reakcyjnej lub tworzenie się gazów obojętnych podczas reakcji, a także spadek ciśnienia, ponieważ zmniejsza się ciśnienie cząstkowe substancji reagujących. Należy zauważyć, że w tym przypadku gaz, który nie bierze udziału w reakcji, uważany jest za gaz obojętny. W układach, w których zmniejsza się liczba moli gazów, gazy obojętne przesuwają równowagę w stronę substancji macierzystych, dlatego w procesach produkcyjnych, w których mogą tworzyć się lub gromadzić gazy obojętne, wymagane jest okresowe przepłukiwanie przewodów gazowych.

Efekt koncentracji stan równowagi podlega następującym regułom:

Gdy wzrasta stężenie jednej z substancji wyjściowych, równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia produktów reakcji;

Gdy stężenie jednego z produktów reakcji wzrasta, równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia substancji wyjściowych.

) w warunkach izolacji od otoczenia. Generalnie wartości te nie są stałe, jedynie oscylują (oscylują) wokół wartości średnich. Jeżeli układowi równowagi odpowiada kilka stanów, w których każdy może przebywać w nieskończoność, to mówimy, że układ znajduje się w równowadze metastabilnej. W stanie równowagi w układzie nie ma przepływów materii ani energii, potencjałów nierównowagowych (ani sił napędowych) ani zmian w liczbie obecnych faz. Rozróżnij równowagę termiczną, mechaniczną, radiacyjną (promienną) i chemiczną. W praktyce warunek izolacji oznacza, że ​​procesy ustalania równowagi przebiegają znacznie szybciej niż zachodzą zmiany na granicach układu (czyli zmiany warunków zewnętrznych w stosunku do układu), a układ wymienia materię i energię z otoczeniem. Innymi słowy, równowaga termodynamiczna zostaje osiągnięta, jeśli szybkość procesów relaksacji jest odpowiednio duża (jest to z reguły charakterystyczne dla procesów wysokotemperaturowych) lub czas osiągnięcia równowagi jest długi (przypadek ten ma miejsce w procesach geologicznych).

W rzeczywistych procesach często osiągana jest niepełna równowaga, ale stopień tej niezupełności może być znaczny lub nieistotny. W takim przypadku możliwe są trzy opcje:

1. równowaga zostaje osiągnięta w dowolnej części (lub częściach) stosunkowo dużego układu – równowaga lokalna,
2. równowaga niepełna osiągana jest na skutek różnicy szybkości procesów relaksacyjnych zachodzących w układzie – równowaga cząstkowa,
3. Zachodzi równowaga lokalna i częściowa.

W układach nierównowagowych zachodzą zmiany w przepływie materii lub energii lub np. fazach.

Stabilność równowagi termodynamicznej

Stan równowagi termodynamicznej nazywa się stabilnym, jeżeli w tym stanie nie zachodzą zmiany parametrów makroskopowych układu.

Kryteria stabilności termodynamicznej różnych układów:

• Izolowany (całkowicie nie oddziałujący z otoczeniem) system- maksymalna entropia.
• Układ zamknięty (z termostatem wymienia się tylko ciepło)- minimalna darmowa energia.
• Stały system temperatury i ciśnienia- minimalny potencjał Gibbsa.
• Układ o stałej entropii i objętości- minimalna energia wewnętrzna.
• Układ o stałej entropii i ciśnieniu- minimalna entalpia.

Zobacz też

Fundacja Wikimedia. 2010.

Zobacz, co oznacza „równowaga termodynamiczna” w innych słownikach:

- (patrz RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA). Fizyczny słownik encyklopedyczny. M.: Encyklopedia radziecka. Redaktor naczelny A. M. Prochorow. 1983. RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA ... Encyklopedia fizyczna

Zobacz równowagę termodynamiczną... Wielki słownik encyklopedyczny

RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA - (2) … Wielka encyklopedia politechniczna

równowaga termodynamiczna- stan równowagi termodynamicznej: brak przegrzanej cieczy i przechłodzonej pary. [AS Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energii. 2006] Tematyka energia w ogólności Synonimy stan równowagi termodynamicznej EN ciepło... ... Przewodnik tłumacza technicznego

Zobacz równowaga termodynamiczna . * * * RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA, patrz Równowaga termodynamiczna (patrz RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA) ... słownik encyklopedyczny

RÓWNOWAGA TERMODYNAMICZNA- to stan układu, w którym jego parametry makroskopowe nie zmieniają się w czasie. W tym stanie układu nie zachodzą procesy, którym towarzyszy rozpraszanie energii, np. przepływy ciepła czy reakcje chemiczne. Z mikroskopijnego punktu... ... Paleomagnetologia, petromagnetologia i geologia. Słownik-podręcznik.

równowaga termodynamiczna- termodinaminė pusiausvyra statusas T sritis chemija apibrėžtis Nekintanti termodinaminės sistemos būsena, kurioje nevyksta medžiagos arba energijos pernaša. atitikmenys: pol. równowaga termodynamiczna rus. równowaga termodynamiczna... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

równowaga termodynamiczna- termodinaminė pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. równowaga termodynamiczna vok. termodynamisches Gleichgewicht, n rus. równowaga termodynamiczna, n pranc. équilibre termodynamique, m … Fizikos terminų žodynas

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Ministerstwo Edukacji Republiki Białorusi

Instytucja edukacyjna

„Uniwersytet Państwowy Gomel

nazwany imieniem Franciszka Skaryny”

Katedra Biologii

Wydział Chemii

URS

Teoria równowagi termodynamicznej

Zakończony

uczeń grupy Bi-31 A.N. Kotsur

Sprawdziłem S.M. Pantelejewa

Homel 2016

• 1. Różne rodzaje wag
• 1.1 Niekompletna (metastabilna) równowaga
• 1.2 Równowaga fazowa
• 1.3 Lokalna równowaga termodynamiczna
• 2. Kryteria odwracalności jako kryteria równowagi
• 3. Niektóre warunki stabilności równowagi
• Lista wykorzystanych źródeł

1 . Rróżne rodzaje równowagi

1. 1 Niekompletna (metastabilna) równowaga

Sformułowanie zasady nieodwracalności stwierdza, że ​​stan graniczny (równowagi) pojawia się w czasie, oczywiście wcześniej czy później, a jego znakiem jest ustanie wszelkich (niefluktuacyjnych) zmian w układzie. Łatwo jednak podać przykłady, kiedy to „w czasie” ciągnie się w nieskończoność, a układ wcale „sam” nie przechodzi w stan równowagi, pozostając w jakimś innym stanie, w którym również nie widać żadnych zmian. Rozważmy na przykład gazową mieszaninę wodoru i jodu, izolowaną adiabatycznie w zamkniętym naczyniu. Liczbę atomów jodu i atomów wodoru można przyjąć dowolnie. W stanie granicznym, w jaki musi przejść ta mieszanina zgodnie z zasadą nieodwracalności, wszystkie jej właściwości muszą być jednoznacznie określone przez objętość naczynia, energię mieszaniny oraz ilość znajdujących się w niej atomów H i J. W szczególności , w stanie granicznym całkowicie określona liczba atomów H musi połączyć się w cząsteczki H 2 , całkowicie określona liczba atomów J - w cząsteczki J 2 i powinna zostać otrzymana całkowicie określona liczba cząsteczek HJ. W konsekwencji, gdy mieszanina zbliża się do równowagi, muszą w niej zachodzić reakcje itp.

Jeśli jednak temperatura gazu nie jest bardzo wysoka, wówczas takie przemiany (na przykład dysocjacja cząsteczek H2) prawie nie zachodzą podczas zderzeń cząstek. Ogólnie rzecz biorąc, przegrupowanie atomów w cząsteczkach jest procesem, który często zachodzi bardzo powoli i trudno bez katalizatorów. Zatem w rzeczywistości, gdy zmiany w mieszaninie ustaną, pozostaną praktycznie takie same ilości wolnych atomów H i J oraz takie same ilości cząsteczek H2, J2 i HJ, jakie były początkowo obecne i w tym stanie mieszanina może pozostać przez bardzo długi czas. „Pozostaje” w stanie zasadniczo nie będącym równowagą, co można zaobserwować katalizując reakcje, które w niej nie zachodzą. Na przykład, jeśli mieszanina zostanie oświetlona, ​​rozpocznie się w niej bardzo szybka, wybuchowa przemiana cząsteczek H2 i J2 w HJ i mieszanina wejdzie w nową „równowagę”, znowu niepełną, ponieważ reakcja H 2 · 2H nadal nie nastąpi.

Jeśli nigdy nie zostanie osiągnięta całkowita równowaga, wówczas sama zasada nieodwracalności wydaje się tracić swój absolutny charakter; Najwyraźniej potrzebna jest nowa formuła. Tego pytania nie da się rozwiązać bez wyjaśnienia znaczenia pojęcia niepełnej równowagi. Jeśli ogólnie rozróżniamy stany równowagi (nawet jeśli nie całkowicie) i stany nierównowagi, to musimy zrozumieć, czym się one różnią. Jaka jest pierwsza różnica między równowagą pełną i niepełną? Niepełna równowaga - jest to rzeczywista równowaga w układzie, w którym określona jest pewna właściwość, która może się zmieniać, gdy nie ma czynników hamujących. Wielkości, których wartości określają dowolną wewnętrzną właściwość systemu, nazywane są często parametrami wewnętrznymi. Można powiedzieć, że równowaga niepełna jest równowagą rzeczywistą w układzie o ustalonych parametrach wewnętrznych. Utrwalenie parametrów wewnętrznych można sobie wyobrazić w wyniku działania dodatkowych sił, pod wpływem których pewne powolne procesy w systemie całkowicie się zatrzymują. Oczywiście siły takie wprowadzane są jedynie w sposób abstrakcyjny. Układ o stałych parametrach wewnętrznych wydaje się być innym systemem - z innymi ruchami wewnętrznymi lub z innym zestawem mikrostanów. Prawdziwą równowagę osiąga się wtedy, gdy nie ma przyczyn zakłócających ruchy wewnętrzne i gdy wszystkie procesy zachodzące w systemie dobiegają końca. Jeśli jakieś procesy przebiegają bardzo wolno i nie czekamy na ich zakończenie, lub z jakichś powodów całkowicie wstrzymują poszczególne procesy wewnętrzne, to mamy do czynienia jak z nowym układem, którego różnorodność mikrostanów jest mniejsza niż w przypadku nieskrępowanego . W przykładzie z mieszaniną gazów rolę parametrów wewnętrznych pełni liczba cząsteczek H2 i J2. Stany, w których ilości tych cząsteczek różnią się od pierwotnych, są całkowicie wykluczone, tak że cząsteczki H2 i J2 uważa się za cząstki niepodzielne. W przykładzie magnesu zakłada się, że momenty magnetyczne poszczególnych domen nie mogą się zmieniać. Zatem przyjmujemy następujące założenie: równowaga cząstkowa jest prawdziwą równowagą w układzie o ustalonych parametrach wewnętrznych. Aby to udowodnić, trzeba przekonać się o możliwości zastosowania zasady nieodwracalności do układów o stałych parametrach. Nie ma prawie powodu, aby w to wątpić. Należy jednak pamiętać, że utrwalenie parametrów wewnętrznych nie powinno być takie, aby system faktycznie rozpadał się na niepowiązane ze sobą części. Wskazane jest rozróżnienie przypadków, gdy ruchy ukryte są całkowicie nieograniczone (o ile pozwalają na to stałe parametry), nawet przy niezmienionych parametrach mechanicznych poszczególnych części układu, od przypadków, gdy poszczególne części układu są w zasadzie odizolowane od siebie. lub mogą przekazywać sobie ruch jedynie przy zmianie parametrów mechanicznych poszczególnych części, czyli poprzez układy mechaniczne. W pierwszym przypadku układ nazwiemy jednorodnym termicznie, a w drugim - niejednorodne termicznie. Układ jednorodny termicznie o ustalonych parametrach całkowicie przestrzega zasady nieodwracalności i w stałych warunkach zewnętrznych przechodzi w stan graniczny, który będzie dla niego rzeczywistą równowagą; dla układu o dowolnych parametrach wewnętrznych stan taki jest równowagą niepełną. Ta niepełna równowaga nie zależy od stanu początkowego układu, jeśli ustalone parametry początkowo miały pożądane (stałe) wartości. W niepełnej równowadze nie ma również śladu procesu, który do niej doprowadził. Na przykład mieszaninę pewnych ilości cząsteczek H2 i J2 można przyjąć w danej objętości i przy danej energii w wielu różnych stanach początkowych: cząsteczki mieszaniny można dowolnie rozmieścić w objętości, a energia mogą być rozdzielane między nimi na wiele różnych sposobów. Ostateczna (niepełna) równowaga (równowaga przy stałych ilościach cząsteczek H 2 i J 2) będzie zawsze taka sama. Ponieważ dowolny mikrostan rozpatrywanego układu przy danych ilościach H2 i J2 może przekształcić się w dowolny inny taki mikrostan, układ jest termicznie jednorodny. W przypadku układów niejednorodnych termicznie zasada nieodwracalności nie ma zastosowania i jest jasne, dlaczego. Energia każdej części takiego układu nie może być ustalona. Zakłada się, że energia dowolnej części zmienia się tylko wtedy, gdy zmieniają się jej parametry mechaniczne. Jeśli jednak siły działające z kilku części układu wzdłuż tych parametrów sumują się do zera (równowaga), wówczas parametry pozostają niezmienione. Wtedy energia rozważanej części układu będzie stała i zajdzie w niej równowaga, określona wartościami jej parametrów mechanicznych i jej energii. Ale te energie (dla danej energii całkowitej układu) i wartości parametrów mechanicznych (dla danych wartości parametrów mechanicznych zewnętrznych w stosunku do całego układu) mogą być różne; wtedy cały system będzie miał kilka równowag w tych samych warunkach zewnętrznych i przy tej samej energii.

równowaga termodynamiczna izobaryczna

1. 2 Fazarównowaga

Równowaga fazowa, jednoczesne istnienie faz równowagi termodynamicznej w układzie wielofazowym. Najprostsze przykłady to równowaga cieczy z jej parą nasyconą, równowaga wody i lodu w temperaturze topnienia, rozdzielenie mieszaniny wody i trietyloaminy na dwie niemieszające się warstwy (dwie fazy) różniące się stężeniem. Dwie fazy ferromagnetyka o tej samej osi magnesowania, ale różnych kierunkach namagnesowania, mogą znajdować się w równowadze (przy braku zewnętrznego pola magnetycznego); normalne i nadprzewodzące fazy metalu w zewnętrznym polu magnetycznym itp. Kiedy cząstka przechodzi z jednej fazy do drugiej w warunkach równowagi, energia układu nie zmienia się. Innymi słowy, w równowadze potencjały chemiczne każdego składnika w różnych fazach są takie same. Implikuje to regułę fazową Gibbsa: w substancji składającej się z k składników może jednocześnie istnieć nie więcej niż k + 2 faz równowagi. Np. w substancji jednoskładnikowej liczba jednocześnie istniejących faz nie przekracza trzech (patrz punkt potrójny) Liczba termodynamicznych stopni swobody, czyli zmiennych (parametrów fizycznych), które można zmieniać bez naruszania warunków fazowych równowaga, jest równa

gdzie j jest liczbą faz w równowadze.

Na przykład w układzie dwuskładnikowym trzy fazy mogą znajdować się w równowadze w różnych temperaturach, ale ciśnienie i stężenia składników są całkowicie zdeterminowane temperaturą. Zmiana temperatury przejścia fazowego (wrzenia, topnienia itp.) przy nieskończenie małej zmianie ciśnienia jest określona równaniem Clapeyrona-Clausiusa. Wykresy przedstawiające zależność niektórych zmiennych termodynamicznych od innych w warunkach równowagi fazowej nazywane są liniami równowagi (powierzchniami), a ich całość nazywana jest diagramami stanu. Linia równowagi fazowej może albo przecinać inną linię równowagi (punkt potrójny), albo kończyć się w punkcie krytycznym.

W ciałach stałych, na skutek powolności procesów dyfuzji prowadzących do równowagi termodynamicznej, powstają fazy nierównowagowe, które mogą występować obok faz równowagowych. W takim przypadku reguła fazowa może nie być spełniona. Zasada fazowa nie jest spełniona również w przypadku, gdy fazy na krzywej równowagi nie różnią się od siebie (patrz Przejścia fazowe).

W masywnych próbkach, przy braku sił dalekiego zasięgu między cząstkami, liczba granic między fazami równowagi jest minimalna. Na przykład w przypadku równowagi dwufazowej istnieje tylko jedna faza międzyfazowa. Jeżeli w przynajmniej jednej z faz wychodzi od substancji pole dalekiego zasięgu (elektryczne lub magnetyczne), to energetycznie korzystniejsze są stany równowagi z dużą liczbą okresowo rozmieszczonych granic faz (domena ferromagnetyczna i ferroelektryczna, stan pośredni nadprzewodników) i taki układ faz, aby na dalekim zasięgu pole nie opuszczało ciała. Kształt granicy faz jest określony przez warunek minimalnej energii powierzchniowej. Zatem w mieszaninie dwuskładnikowej, pod warunkiem, że gęstości faz są równe, granica fazowa ma kształt kulisty. Cięcie kryształów wyznaczają te płaszczyzny, których energia powierzchniowa jest minimalna.

1.3 Lokalna równowaga termodynamiczna

Jedno z podstawowych pojęć termodynamiki procesów nierównowagowych i mechaniki ciągłej; równowaga w bardzo małych (elementarnych) objętościach ośrodka, które zawierają jeszcze tak dużą liczbę cząstek (cząsteczek, atomów, jonów itp.), że stan ośrodka w tych fizycznie nieskończenie małych objętościach można scharakteryzować temperaturą T(x), chemia. potencjały (x) i inne parametry termodynamiczne, ale nie stałe, jak w równowadze całkowitej, ale zależne od przestrzeni, współrzędnych x i czasu. Kolejny parametr L.T.R. - prędkość hydrodynamiczna i (x) - charakteryzuje prędkość ruchu środka masy elementu ośrodka. w L.T.R. elementów środowiska, stan środowiska jako całości jest nierównowagowy. Jeżeli małe elementy ośrodka potraktujemy w przybliżeniu jako podukłady równowagi termodynamicznej i uwzględnimy wymianę energii, pędu i materii pomiędzy nimi na podstawie równań bilansowych, to problemy termodynamiki procesów nierównowagowych rozwiązuje się metodami termodynamiki i mechaniki . W stanie L.T.R. gęstość entropii s(z) na jednostkę masy jest funkcją gęstości energii wewnętrznej i stężeń składników Сk(x), tak samo jak w stanie równowagi termodynamicznej. Równość termodynamiczna pozostaje ważna dla elementu ośrodka poruszającego się po drodze jego środka masy:

gdzie grad, (x) to ciśnienie, to objętość właściwa.

Fizyka statystyczna umożliwia wyjaśnienie koncepcji L.T.R. i wskazać granice jej stosowania. Koncepcja L.T.R. odpowiada funkcji rozkładu równowagi lokalnej F gęstość energii, pędu i masy, która odpowiada maksimum entropii informacyjnej dla danych średnich wartości tych wielkości w funkcji współrzędnych i czasu:

Gdzie Z- suma statystyczna, (x) - zmienne dynamiczne (funkcje współrzędnych i pędów wszystkich cząstek układu), odpowiadające gęstości energii (w układzie współrzędnych poruszającym się z prędkością hydrodynamiczną) i gęstości masy. Korzystając z takiej funkcji rozkładu, można zdefiniować pojęcie entropii stanu nierównowagowego jako entropię takiego lokalnie stanu równowagi, który charakteryzuje się tymi samymi wartościami gęstości energii, pędu i masy, co stan nierównowagi w warunkach namysł. Lokalnie rozkład równowagi pozwala jednak otrzymać jedynie tzw. równania. idealna hydrodynamika, która nie uwzględnia procesów nieodwracalnych. Aby otrzymać równania hydrodynamiki uwzględniające nieodwracalne procesy przewodności cieplnej, lepkości i dyfuzji (czyli przeniesienia zjawiska), należy zwrócić się do równania kinetycznego dla gazów lub do równania Liouville'a, obowiązującego dla dowolnego ośrodka, i szukać rozwiązań zależnych od współrzędnych i czasu jedynie poprzez średnie wartości parametrów określających stan nierównowagowy. Wynikiem jest nierównowagowa funkcja rozkładu, która pozwala wyprowadzić wszystkie równania opisujące procesy przenoszenia energii, pędu i materii (równania dyfuzji, przewodności cieplnej i równania Naviera-Stokesa).

2. Kryteria odwracalności jako kryteria równowagi

Wykorzystując fakt, że w procesie izochorycznym-izotermicznym odwracalnym D utU = Td utS. Wyprowadźmy kryteria równowagi dowolnego układu termodynamicznego, wychodząc z faktu, że równowaga jest warunkiem koniecznym odwracalności procesu i że w związku z tym każdy ze stanów, przez które przechodzi układ w procesie odwracalnym, okazuje się być stanem równowagi. Z tego wynika: Kryteria odwracalności są zawsze jednocześnie kryteriami równowagi. Okoliczność tę wykorzystuje się w termodynamice: określa się stany, w których może zachodzić proces odwracalny, a każdy taki stan uważa się za stan równowagi. Obecnie w termodynamice nie ma innych sposobów znajdowania stanów równowagi. Stosując jednak kryteria odwracalności zamiast kryteriów równowagi, należy pamiętać, że równowaga jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym dla odwracalności, tzn. że oprócz stanów równowagi, w których może rozpocząć się proces odwracalny, istnieją także stany równowagi, w których odwracalny proces jest niemożliwy. Wynika z tego jasno, że stosując kryteria odwracalności jako kryteria równowagi, można wyznaczyć nie wszystkie stany równowagi, ale tylko część z nich. To wyjaśnia dobrze znany fakt, że wszystkie stany równowagi przewidywane przez termodynamikę rzeczywiście występują; ale oprócz nich obserwuje się również stany, których termodynamika nie przewiduje. Tymczasem w niektórych takich mieszaninach w dość znacznym zakresie temperatur przy stałej objętości skład równowagowy również pozostaje stały, to znaczy istnieje ciągły szereg równowag i tylko jedna z nich jest wskazywana przez termodynamikę.

3. Niektóre warunki stabilności równowagi

Specjalna analiza termodynamiczna pozwala wykazać, że ze względu na stabilność termodynamiczną układu dla dowolnej substancji muszą być spełnione następujące zależności:

tj. po pierwsze, izochoryczna pojemność cieplna C v jest zawsze dodatnia, a po drugie, w procesie izotermicznym wzrost ciśnienia zawsze prowadzi do zmniejszenia objętości substancji. Warunek (1) nazywany jest warunkiem stabilności termicznej, a warunek (2) nazywany jest warunkiem stabilności mechanicznej. Warunki (1) i (2) można wyjaśnić tzw. zasadą przesunięć równowagi (zasada Le Chateliera-Browna), której znaczenie jest takie, że jeśli wyjmiemy z niego układ będący w równowadze, odpowiednie parametry zmiana układu w taki sposób, że układ powrócił do stanu równowagi. Te warunki stabilności termodynamicznej układu są jasne nawet bez formalnych obliczeń. Wyobraźmy sobie, że pojemność cieplna CV jakaś substancja jest ujemna. Oznaczałoby to, że cv = dq w/dTże dostarczenie ciepła do substancji przy stałej objętości tej substancji doprowadzi nie do wzrostu, ale do spadku temperatury. Zatem im więcej ciepła dostarczymy substancji w procesie izochorycznym, tym większa będzie różnica między temperaturami tej substancji a źródłem ciepła (otoczeniem).

Aby wyprowadzić warunki stabilności, możemy założyć, że przy niewielkim odchyleniu od położenia równowagi układ jest jednorodny pod względem parametrów wewnętrznych T i p, ale TT o , PP o aż do osiągnięcia równowagi. Można obejść się bez tego założenia i brać pod uwagę nie cały system, ale tak małą jego część, że można go uznać za jednorodny pod względem typu. Wynik będzie taki sam. Zgodnie z (49) piszemy

du-T CdS+p CdV=-T C(D IS+d IS pow)

Jeśli układ zostanie wyprowadzony ze stanu równowagi stabilnej, to ponieważ prawa strona jest dodatnia

du-T CdS+p CdV>0.

W przypadku małego, ale nie nieskończenie małego odchylenia od stabilnej równowagi, powinno tak być

U-T C S+p C V>0 (51)

W której U=T S-p V. Podstawiając to wyrażenie do (51) otrzymujemy warunki stabilności równowagi w postaci

TS-pV>0, (52)

gdzie T=T-T c ,p=p-p c odchylenia T i p od wartości równowagi, ponieważ w równowadze T=T c , p=p c .

Dla układów izobarycznych (p=0) i izochorycznych (V=0) warunki stabilności równowagi (52) przyjmują postać TS>0

Zmieniając S będziemy w nieskończoność przybliżać układ do równowagi. Następnie

W warunkach izobarycznych i izochorycznych

W konsekwencji warunek stabilności równowagi izobarycznej ma postać (53), tj. (54)

Warunek stabilności równowagi izochorycznej (55), czyli . (56)

W układach izotermicznych (T=0) i izentropowych (S=0) warunek (52) przyjmuje postać pV<0. Будем неограниченно приближать систему к равновесию, меняя V. Тогда

w warunkach izotermicznych i izentropowych

W konsekwencji warunek stabilności równowagi izotermicznej ma postać. Oznacza to, że (57) lub T > 0 (58)

Dla równowagi izentropowej - , czyli (59) lub S >0(60)

Nierówności nazywane są warunkami stabilności termicznej, a nierówności T > 0, S > 0 warunkami stabilności mechanicznej równowagi układu. Równowaga układu izobaryczno-izotermicznego jest stabilna, gdy jednocześnie spełnione są warunki stabilności termicznej (54) i mechanicznej (58) T >0. Fizyczne znaczenie warunków stabilności jest jasne z ich wyprowadzenia. Równowaga termodynamiczna jest stabilna termicznie, jeśli fluktuacje termiczne (odchylenia od wartości równowagi entropii S przy T = const lub temperatury T przy S = consrt) wprowadzają układ w stan nierównowagowy, z którego powraca do pierwotnego stanu równowagi. Stan termodynamiczny jest stabilny mechanicznie, jeżeli wahania „mechaniczne” (odchylenia od objętości równowagi Vatp=const lub ciśnienia PatV=const) wprowadzają układ w stan nierównowagowy, z którego powraca do pierwotnego stanu równowagi.

Równowaga termodynamiczna jest niestabilna, jeśli dowolnie małe wahania wprowadzają układ w stan nierównowagi, z którego nie powraca on do pierwotnego stanu równowagi, ale przechodzi do innego stanu równowagi.

Należy zauważyć, że jeśli w tych warunkach rozpatrywany stan równowagi okaże się niestabilny (nie są spełnione warunki stabilności), to w tych warunkach z pewnością istnieje jakiś inny, stabilny stan równowagi. Układ nie może znajdować się w niestabilnej równowadze przez dłuższy czas. Koncepcja niestabilnego stanu równowagi jest dość arbitralna. Ściśle mówiąc, niestabilne stany równowagi nie są realizowane. Mogą istnieć tylko stany nierównowagi, które są w pewnym stopniu bliskie lub zbliżają się do niestabilnych stanów równowagi.

Jeżeli spełnione są wszystkie warunki stabilności (54), (56), (57), (58), to wszystkie cztery cechy C P , CV , ST są dodatnie. W tym przypadku, jak widać z (43) C P > C V oraz jak wynika z (37) T > S .

Jak widać z (36), P może być zarówno dodatnie, jak i ujemne; znak P nie jest zdeterminowany warunkami stabilności, z doświadczenia wiadomo, że P > 0 prawie zawsze. W tym przypadku, jak wynika z (39) i (40), współczynniki ciśnienia izochorycznego i adiabatycznego przy spełnieniu warunków stabilności wynoszą V >0, S >0. Jeżeli spełnione są warunki C P >0, T >0, to z (41) wynika, że ​​P > S i ogólnie P i S mogą mieć różne znaki.

Lista wykorzystanych źródeł

1Sorokin, V. S. Makroskopowa nieodwracalność i entropia. Wprowadzenie do termodynamiki. / VS. Sorokin. - M.: FIZMATLIT, 2004. - 176 s.

2Micheeva, E.V. Chemia fizyczna i koloidalna: podręcznik / E.V. Mikheeva, N.P. Pikula; Politechnika Tomska. - Tomsk: TPU, 2010. - 267 s.

3De Groot, S. Termodynamika nierównowagowa. / S. De Groot, P. Mazur. M.: Mir, 1964. - 456 s.

4Chemia i technologia chemiczna / Niektóre warunki stabilności równowagi [Zasoby elektroniczne] // URL: http://www.chem21.info/page/104.html (data dostępu 18.04.2016).

Opublikowano na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Analiza termodynamiczno-topologiczna struktur diagramów równowagi fazowej. Regularności pola wektorowego węzłów i pola skalarnego temperatur równowagowych. Równanie ich związku. Nielokalne wzory diagramów równowagi fazy ciecz-para.

praca magisterska, dodana 01.04.2009


Obliczanie powinowactwa związków żelaza do tlenu atmosferycznego przy wyznaczonej stałej równowagi reakcji. Oznaczanie ilości substancji rozłożonej po podgrzaniu. Obliczenie stałej równowagi dla reakcji CO+0,5O2=CO2 przy użyciu standardowej energii Gibbsa.

test, dodano 01.03.2008


Charakterystyka równowagi chemicznej w roztworach i układach jednorodnych. Analiza zależności stałej równowagi od temperatury i charakteru reagentów. Opisy procesu syntezy amoniaku. Diagram fazowy wody. Badanie zasady Le Chateliera.

prezentacja, dodano 23.11.2014


Aktualny stan badań w dziedzinie azeotropii. Analiza termodynamiczno-topologiczna struktur diagramów równowagi para-ciecz. Nowe podejście do wyznaczania klas diagramów trójskładnikowych układów biazeotropowych. Modelowanie matematyczne.

teza, dodano 11.12.2013


Charakterystyka równowagi chemicznej. Zależność szybkości reakcji chemicznej od stężenia reagujących substancji, temperatury i pola powierzchni reagujących substancji. Wpływ stężenia reagentów i temperatury na stan równowagi.

praca laboratoryjna, dodano 10.08.2013


Otrzymywanie i zastosowanie krzemków manganu. Równowagi chemiczne i fazowe w układzie Mn-Si. Uogólniona teoria rozwiązań „regularnych”. Termodynamiczne funkcje powstawania związków międzymetalicznych. Wzór interpolacyjny Lagrange'a. Wzory Miedema i Eastmana.

praca magisterska, dodana 13.03.2011


Metody obliczeniowe do wyznaczania pH. Przykłady równań reakcji hydrolizy soli. Pojęcie i wzory na obliczanie stałej i stopnia hydrolizy. Przesunięcie równowagi (w prawo, w lewo) hydrolizy. Dysocjacja substancji słabo rozpuszczalnych i stała równowagi tego procesu.

wykład, dodano 22.04.2013


Wyznaczanie stałej równowagi reakcji. Obliczanie energii aktywacji reakcji. Ciśnienie osmotyczne roztworu. Schemat ogniwa galwanicznego. Obliczanie stężenia molowego substancji równoważnej. Wyznaczanie energii aktywacji reakcji chemicznej.

test, dodano 25.02.2014


Pojęcie i jednostki miary adsorpcji. Zależność wartości adsorpcji od stężenia, ciśnienia i temperatury. Izoterma, izobar, izopiknal, izoster adsorpcji. Surfaktanty i substancje nieaktywne powierzchniowo. Równania równowagi adsorpcji.

streszczenie, dodano 22.01.2009


Pojęcie analizy chemicznej. Teoretyczne podstawy ilościowej analizy chemicznej. Wymagania dotyczące reakcji chemicznych. Pojęcie i istota substancji równoważnej. Pojęcie równowagi chemicznej i prawa działania mas. Stałe równowagi reakcji i ich istota.