Система равновесная

Если равновесная система состоит из неизолированных друг от друга частей, говорят что части системы равновесны между собой, а при равновесии между любыми реально существующими или воображаемыми частями системы, ее называют внутренне равновесной. Равновесие между системами, или внутреннее равновесие, может быть неограниченным (полным) или ограниченным. В первом случае разные системы или части одной системы связаны между собой всеми возможными видами контактов — термическим, механическими, диффузионными, во втором — некоторые из контактов отсутствуют. [c.21]

В действительности, однако, не существует объектов, которые бы полностью удовлетворяли подобным требованиям, и при конкретном применении теоретических выводов термодинамики неизбежно встает вопрос о соответствии реального объекта и его термодинамической модели. Чтобы ответить на него, необходимо из количественных кинетических данных сделать вывод о качественных характеристиках термодинамической системы. Сделать это бывает нелегко, но без такого анализа строгие методы термодинамики не могут использоваться для решения практических задач. Рассмотрим, например, как в общем случае можно оценить длительность релаксационного процесса и по каким признакам можно считать этот процесс закончившимся, а свойства системы равновесными. Пусть скорость релаксации системы, измеренная по некоторой термодинамической переменной X, является неизвестной функцией xji(X) текущего значения переменной [c.34]

Во всех подобных случаях можно говорить об условных равновесиях система равновесна только при специальных условиях, исключающих возможность достижения ею полного равновесия. Условными являются, очевидно, и введенные ранее ( 2) ограниченные равновесия. Строго говоря, это понятие применимо и к любым другим равновесиям. Например, условие кинетического торможения ядерных превращений в веществах подразумевается в большинстве интересующих термодинамику систем. Поэтому условность равновесия специально не подчеркивается, а существующие ограничения на равновесия включаются в описание системы. [c.36]

Рассмотрим, далее, виртуальные изменения (вариации) состояния нашей системы, под которыми понимают произвольные, но возможные, т. е. допустимые условиями задачи, изменения состояния. В данном случае, поскольку имеется тепловой контакт между частями системы, возможны вариации их внутренних энергий, но невозможны вариации энергии всей (изолированной) системы. Что же касается, например, объемов, то по условиям задачи их вариации невозможны ни у частей, ни у системы в целом. Поскольку система равновесная, невозможны никакие самопроизвольные изменения ее состояния. Следовательно, в отличие от действительно происходящих в системе изменений рассматриваемые виртуальные изменения могут не соответствовать термодинамическим законам и постулатам, которым должны подчиняться все действительно протекающие процессы. Иначе говоря, направление виртуальных изменений может совпадать с направлением любых действительных изменений в неравновесной системе, но обратное утверждение неверное. В рамках термодинамики вариации состояний или термодинамических переменных — это некоторый мысленный эксперимент над интересующей системой, в ходе которого определенные свойства ее считают спонтанно изменившимися по сравнению с их равновесными значениями и, далее, следят, как система реагирует (в соответствии с законами термодинамики) на такие внешние возмущения. Если же учесть микроскопическую картину явления, то становится ясным, что подобные изменения свойств действительно происходят в природе и без каких-либо внешних воздействий на систему с помощью флюктуаций макроскопических величин природа сама непрерывно осуществляет упомянутый эксперимент. Бесконечно малые первого порядка — виртуальные и действительные изменения термодинамических величин — мы будем обозначать символами б и d соответственно. [c.51]

Поскольку система равновесная, ее энтропия согласно второму закону имеет максимальное значение,, поэтому любые бесконечно малые вариации состояния за счет внутренних переменных /( ) не меняют энтропии системы, и (6.10) можно записать в виде [c.52]

В этом доказательстве предполагается, что если система равновесно перешла из состояния / в состояние 2 без совершения работы (5Ж=0), то она может и неравновесно перейти из / в 2, не совершая работы (5 W p = 0). Это предположение ошибочно, так как противоречит второму нача]ту термодинамики (см. 17). Конечные состояния при рассматриваемых равновесном и неравновесном процессах разные, и если при 5Ж=0 d5 и 50 относятся к переходу системы из состояния 7 и 2, то при 5Ж р = 0 б нп относится к переходу системы из состояния / в состояние /, которому [c.171]

Действительно, пусть из состояния 1 система равновесно переходит в состояние 2, получая из какого-либо тела положительное количество теплоты (SQ>0) и совершая работу 8W, тогда [c.45]

Решение. Варьируя параметр й1, будем изменять потенциальную энергию системы. Равновесному состоянию будет соответство- [c.170]

Таким образом, при стационарном необратимом процессе производство энтропии при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, имеет минимальное значение. [c.169]

Рабочее тело (или термодинамическая система), равновесное состояние которого вполне определяется значениями двух независимых переменных-функций состояния (например, р п v, р ц Т, Т и s и т.п.), называется простым телоМ (или простой системой). Примерами простых тел являются газы, пары, жидкости и многие твердые тела при условии, что эти вещества находятся в термодинамическом равновесии и не подвержены действию химических и -фазовых превращений, электромагнитных и гравитационных полей и сил поверхностного натяжения (или подвержены в такой незначительной степени, что влиянием этих факторов можно пренебречь). [c.12]

Состояние термодинамической системы может быть равновесным и неравновесным. Равновесное состояние изолированной термодинамической системы характеризуется постоянством по всему объему, занимаемому системой, таких параметров, как давление (механическое равновесие) и температура (термическое равновесие). В неизолированной системе равновесное [c.9]

Естественные процессы всегда направлены в сторону достижения системой равновесного состояния (механического, термического или любого другого). Это явление отражено вторым законом термодинамики, имеющим большое значение и для анализа работы теплоэнергетических машин. В соответствии с этим законом, например, теплота самопроизвольно может переходить только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Для осуществления обратного процесса должна быть [c.26]

Из (7.5) следует, что т характеризует скорость установления в системе равновесного состояния чем меньше т, тем быстрее возбужденная система приходит в равновесие. За время t = х скорость направленного движения электронов уменьшается в е раз. Время т [c.181]

В теплоизолированной системе равновесное состояние характеризуется максимумом энтропии. [c.66]

Если система равновесна, то должно выполняться условие (26-li5) и во всех фазах, в которых появляется вещество а (как независимо изменяемый компонент — не в химическом соединении), величина Ха должна быть одной и той же. Будем обозначать эту общую для всех фаз величину через Ма. Для фаз, не содержащих вещества а, величина не может быть меньше чем Ма, так что вообще [c.257]

Все процессы, происходящие в термодинамической системе, можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесными называются процессы, представляющие собой непрерывную последовательность равновесных состояний системы (равновесное состояние системы подробно рассматривается в гл. 5 оно характеризуется, в частности, тем, что все части системы имеют одинаковую температуру и одинаковое давление). Неравновесным называется процесс, при протекании которого система не находится в состоянии равновесия (т. е. при протекании процесса различные части системы имеют различные температуры, давления, плотности, концентрации и т. д.). [c.9]

В двухфазных системах равновесное распределение той или иной примеси между паровой и жидкой фазами весьма неравномерно. Как видно, например, из рис. 1.5, где [c.15]

Таковы основные термодинамические закономерности для равновесного излучения. Следует подчеркнуть, что рассмотренная в этой главе термодинамическая система равновесное излучение в замкнутой полости представляет собой простую систему, единственным видом работы которой является работа расширения. Некоторое своеобразие в термодинамическом описании этой системы по сравнению с обычными простыми системами определяется лишь специфическим характером уравнения состояния фотонного газа. [c.202]

Для понимания этого закона существенное значение имеет стати стическая трактовка состояния равновесия как наиболее вероятного при заданных внешних условиях. Вследствие внутреннего движения частиц в системе равновесное состояние не является неподвижным, застывшим, однозначно определенным, как предполагалось в термодинамике. Это лишь чаще других наблюдаемое состояние, в нем система проводит наибольшее время. Наблюдения обнаруживают частые малые отклонения от равновесия — флуктуации. Большие отклонения случаются крайне редко, хотя в принципе и возможны. Если отложить по одной оси время, а по другой — вероятность состояния или энтропию, то график изменения состояния будет иметь примерно такой вид, как это изображено на рисунке 16. [c.79]

Таким образом, соображения и гипотезы различных авторов в основном базируются на поляризующем действии магнитного поля на ионы и молекулы воды. За время контакта воды с магнитным полем, по мнению авторов, в водном растворе (независимо от состояния системы—равновесная или неравновесная) должны произойти изменения, обусловливающие в дальнейшем выделение твердой фазы в форме рыхлых осадков (шлама) вместо накипи. Между тем время сохранения свойств, приобретаемых природной водой, находящейся в состоянии равновесия при прохождении ее через магнитное поле, не превышает 10 сек, поэтому полученные изменения следует объяснить ошибками опытов, так как в большей части они были не воспроизводимы. [c.15]

Состояние системы равновесно, если 1) она консервативна, т. е. потенциал и ( , ц) всех внешних и внутренних сил явно не зависит от времени 2) среднее переносное движение ее отсутствует (граница объема V неподвижна, количество движения и момент количества движения равны нулю) 3) функция распределения 1 Р, Я, ц) явно не зависит от времени. При этих условиях функция Г амильтона [c.37]

Нередко применяют дополнительные условия на возможные изменения количеств веществ в системе. Таким путем можно, в частности, учесть экспериментальную информацию о кинетических особенностях происходящих в системе процессов. Например, некоторые молекулы или функциональные группы молекул при заданных условиях могут практически не участвовать в химических превращениях из-за низкой скорости реакции и являются по существу инертными составляющими системы. Может наблюдаться постоянство отношений концентраций веществ, количественные ограничения на степень их превращения и другие условия. Ограниченный объем информации о процессе не позволяет часто сформулировать его кинетическую модель, но учёт этой информации при расчетах равновесий позволяет скорректировать результаты и описывать реальные неравновесные системы равновесными моделями. Так, расчет полного (неограниченного) равновесия реакции гидродеалкилиро-вания толуола в смеси его четырех молей с молем водорода при 4,3 МПа и 980 К показывает, что равновесная смесь должна содержать метана приблизительно в шесть раз больше, чем бензола, в то время как на опыте получаются почти равные количества этих продуктов. Причиной расхождений является инертность в этих условиях ароматических групп бензола и толуола, из-за чего превращение практически полностью протекает согласно уравнению [c.174]

Действительно, пусть из состояния I система равновесно переходит в состояние 2, получая от какого-либо тела положительное количество теплоты (80 >0) и соверщая работу 5 W, тогда [c.55]

Неравенство (3.54) уже использовалось в частном случае работы при равновесном и неравновесном расширении газа (см. 5 здесь оно установлено на основании второго начала в общем случае для любых неравновесных процессов. Из формулы (3.54) видно, что если система равновесно перешла из состояния 7 в 2 без совершения работы (8И =0), то осуществить переход системы из / в 2 неравновесно без совершения работы (8И нр = 0) невозможно. Поэтому при процессах перехода системы равновесно и неравновесно из одного состояния в другое без совершения работы затрачиваемые при этом соответствующие количества теплот 52 и 52нр нельзя сравнивать, так как конечные состояния при таких переходах будут разные. Забвение этого следствия второго начала может привести к ошибкам (см. задачу 3.39). [c.76]

Общие условия равновесия в многокомпонентных системах были сформулированы в гл. 9. Разумеется, сложности расчета термодинамических свойств таких систем с увеличением числа компонент нарастают. Поэтому в данной главе будут рассмотрены лишь двухкомло-нентные (бинарные) системы. Если в бинарной системе равновесно сосущест(вуют две фазы, то в соответствии с правилом фаз Гиб бса такая система имеет две степени свободы. Это означает, что из четырех величин (р, Т, х(2)), характеризующих состояние тайкой системы, лишь две являются независимыми, остальные две являются их функциями. Обычно, чтобы не иметь дело с функциями двух переменных, одну из независимых величин задают и считают постоянной и отыскивают овяЗ И между зависимыми переменными и одной независимой. В соответствии с этим при анализе равновесия жидкость — пар в бинарной системе наибольший интерес представляет нахождение следующих зависимостей [c.185]

Уравиоиие изотермы реакции позволяет также определить иаирап-леиие реакции. Действительно, если А6 < U (Ар > 0), то реакция протекает вправо (величина АО при этом выражает химическое сродство между веществами, находящимися в левой части уравнения реакции) если же АО >0 (Др < 0), то реакция протекает влево (величина АО при этом выражает химическое сродство между веществами, находящимися в правой части уравнения реакции) если АО = 0 (Ар — ( ), то система равновесна. [c.202]

Рис. 38. Стационарное состояние сложного электрода, ii—кривая скорости ионизации металла к — то же для обратного процесса разряда ионов металла 1з и U — соответственно кинетические кривые катодного и анодного процессов во второй редокс-системе — равновесный потенциал ионно-металлического электрода (рн — равновесный потенциал второй редокс-системы tpd — стационарный потенциал сложного 9лектрода 1о,Ми io.H—ток обмена первой и вто рой систем.

Для открытых систем аналогом равновесного состояния являются состояния, при достижении которых существенные для описания системы параметры не меняются со временем и = 0. Стационарное слайо-неравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуётся тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. При этом условие эволюции имеет вид dp О, а условие текущего равновесия р = min, dp = 0. (Под текущим равновесием понимают стационарное неравновесное состояние открытой системы, устойчивое по отношению к малым отклонениям.) [c.13]

Таким образом, в замкнутой системе, в которой отсутствует и конвективный поток энтропии, и поток тепла (массонепроницаемые и теплонепроницаемые стенки), энтропия возрастает вследствие необратимых процессов вязкого трения. Если система равновесна, то и второе и [c.532]

Однако неясно, что представляют собой исследуемые системы равновесное, стационарное или некоторое замороженное переходное состояние Кроме того, Касснер и Хаген высказали предположение о возможном увеличении концентрации кластеров с /г = 21 за счет распада более крупных агрегаций на пути их движения из области пересыщения, где они образуются, до квадрупольного фильтра масс. Сирси и Фенн в своем ответе на замечания Касснера и Хагена утверждают, что последнее не имеет места в их опытах, а потому ими получено истинное распределение масс кластеров в свободной струе [333]. [c.107]

Однако отмеченные отличия цепей Маркова от динамических траекторий и связанная с этим отличием невозможность воспроизвести в схеме цепей Маркова возражение обратимости не лишают временной ход флюктуаций физической системы, описываемой такой схемой, обратимого или, иначе, симметричного во времени характера. Действительно, в то время как любое начальное распределение с необходимостью переходит i стационарное равномерное распределение и разности между экстремальными значениями вероятностей монотонно убывают, при наблюдении индивидуальной системы равновесная область, соответствующая подавляющей части всех ячеек, осуществляется после времени релаксации лишь с подавляющей вероятностью,— с некоторой малой вероятностью возможны флюктуации. Фиксируем некоторую неравновесную область , состоящую из определенных ячеек, и будем определять, в какие области переходит система из этой неравновесной облает м в каких областях она была непосредственно до того, как попала в эту фиксированную область. Возможны два способа определения частости в первом случае мы рассматриваем последовательность опытов, заключающихся в том, что, исходя из произвольного начального состояния, мы ждем, пока установится (с определенной точностью) равномерное распределение вероятностей и пото. 1 возникнет фиксированная область, [c.141]

Относительно применения терминов обратимый и равновеоиый (и соответственно необратимый и неравновесный ) необходимо сделать следующее замечание. В случае процессов, происходящих в изолированной системе, было бы предпочтительнее употреблять термины обратимый и необратимый , а для неизолированной системы— равновесный и неравновесный . Мы, однако, не будем придерживаться этого и в соответствии с установившейся терминологией будем пользоваться для характеристики процесса в любой системе терминами обратимый и необратимый . [c.23]

Это значит, что изменение энтропии любой термодинамической системы — равновесной (Ti = Tj) и неравновесной (ТгФТ ), изолированной (6Q =0) и неизолированной (6Q 0) всегда определяется как алгебраическая сумма двух слагаемых первое слагаемое — изменение энтропии, обусловленное существованием внешнего теплообмена (dS ) и второе слагаемое — изменение энтропии, обусловленное существованием внутреннего теплообмена (dS 0). Первое слагаемое может иметь любой знак, а второе имеет неизменно положительный знак при всяком изменении состояния системы. Отсюда принцип возрастания энтропии изолированных систем, как следствие принципа необратимости внутреннего теплообмена [c.71]

При переходе с меньшей на большую мощность точка С не сразу возвращается в первоначальное равновесное положение (тоже относится и к золотнику 11). На это потребовалось столько времени, сколько его необходимо затратить для перевода турбины с режима меньшей на заданную большую мощность. Все это время золотник, поршень и муфта находились в некотором колебательном движении (неравновесное положение регулирующей системы). Равновесное состояние наступаеттогда,когда вырабатываемая полезная мощность турбины равна потребной. Рычаг АВ выполняет роль обратной связи, так как он не только включает золотник, но и возвращает его в нейтральное положение. [c.140]

Для ознакомления с физическим смыслом энтропии целесообразно предварительно ознакомиться с теоремой об аддитивности (сложении) внтропии. С этой целью следует выбрать некоторую равновесную, изолированную систему, состоящую из нескольких частей, между которыми происходит теплообмен. Так как рассматриваемая система равновесна, то температура всех ее частей одна и та же. Если dqt, dqz в т. д. —элементарные количества теплоты, которыми обмениваются части системы, то общая сумма теплоты, участвующей в теплообмене, составит [c.58]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...