ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия устойчивости равновесия однородной системы из "Термодинамика " Термодинамическая устойчивость системы определяется второй вариацией какого-либо термодинамического потенциала, если она не равна нулю. Найдем вначале общее выражение устойчивости системы, а потом исследуем и вторую вариацию соответствующего термодинамического потенциала. [c.126] Рассмотрим закрытую систему, находящуюся в термостате с температурой Т под постоянным давлением р. Общим условием устойчивости равновесия такой системы является минимум ее энергии Гиббса G= U-TS+pK Это означает, что состояние системы в термостате при данных р и Т с координатами (экстенсивными параметрами) У и S является устойчивым, если при небольшом спонтанном изменении координат ее энергия Гиббса G возрастает AG = Gi-G 0, т. е. [c.126] Следовательно, Су 0 в состоянии устойчивого равновесия. [c.128] Таким образом, однородная система находится в состоянии устойчивого равновесия, если ее матрица устойчивости (6.15) положительна (это условие является необходимым и достаточным) или же если выполняются условия устойчивости (6.16) и (6.17) (эти условия являются достаточными, но не необходимыми, так как возможно устойчивое состояние и при нарушении этих условий). [c.128] Для нахождения условий устойчивости можно использовать другие термодинамические потенциалы. [c.128] Из условия равновесия G = 0 находим T=Tq и р=Ро, т. е. при равновесии температура и давление системы равны соответственно температуре и давлению термостата. [c.129] Следовательно, Dy всегда можно привести к диагональной форме, являющейся произведением АКУ и ИКУ. [c.129] Условие Су 0 (так же как и Ср 0) в состоянии устойчивого равновесия выполняется, если термодинамическая температура Т положительна. Но, с другой стороны, условие v 0 выражает определение того, какая температура больше, а какая — меньше . [c.130] Рассмотрим в связи с полученными условиями устойчивости однородной системы газ Ван-дер-Ваальса. Изотерма этого газа при температуре ниже критической изображена на рис. 2 . Часть АВ соответствует газу, часть FG — жидкости. В этих состояниях (др1дУ)т 0, что указывает на их устойчивость. Состояния, лежащие на участке СЕ, неустойчивы, так как для них [dpldV)j Q. Точка С является граничной для устойчивости отдельно взятой газовой фазы относительно ее непрерывных изменений (не связанных с образованием новой фазы). С точки В, как правило, газ начинает конденсироваться, а двухфазное состояние определяется прямолинейным участком BF. Участки ВС и EF соответствуют метастабильным состояниям пара и жидкости соответственно (см. задачу 6.6). [c.131] Вернуться к основной статье